JUC体系化学习-1.进程与线程

阳光穿透心脏的1/2处 2024-04-17 13:49 60阅读 0赞

### JUC概念 ###

概念：JUC实际上就是我们对于jdk中`java.util.concurrent` 工具包的简称。它是Java SE 5.0中引入的一个全新的包，这个包下是处理并发的工具类、还有提供了线程池、异步 IO 和轻量级任务框架

JUC具体提供了什么：

*  **并发集合**：如`ConcurrentHashMap`、`CopyOnWriteArrayList`和`CopyOnWriteArraySet`等，这些集合提供了比传统集合更好的并发性能。
 *  **同步工具类**：如`Semaphore`、`CyclicBarrier`、`CountDownLatch`和`Exchanger`等，这些工具类提供了线程间的同步机制，使得线程间的协作更加方便。
 *  **锁机制**：`ReentrantLock`和`ReentrantReadWriteLock`等，提供了比`synchronized`关键字更灵活的锁机制。
 *  **线程池**：`ExecutorService`和`ThreadPoolExecutor`等，提供了线程池的实现，可以有效地管理线程的创建和销毁，提高资源利用率。
 *  **原子变量**：`AtomicInteger`、`AtomicLong`和`AtomicReference`等，提供了无锁的线程安全操作，用于实现高效的原子操作。
 *  **并发任务执行**：`Future`和`Callable`接口，以及`ExecutorService`的`submit`方法，使得异步执行任务和处理结果更加简单。
 *  **并发集合操作**：`ConcurrentNavigableMap`等，提供了线程安全的集合操作，可以在多线程环境下安全地进行数据的插入、删除和查询。
 *  **条件变量**：`Condition`接口，提供了线程间的等待/通知机制，使得线程间的协调更加灵活。

### 并行和并发 ###

并发：多线程操作同一个资源，并发编程的本质就是充分利用CPU的资源，是同一时间应对（dealing with）多件事情的能力 并行：（多个人一起行走） CPU 多核 ，多个线程可以同时执行，是同一时间动手做（doing）多件事情的能力

多线程一定可以提高程序运行效率吗？

> 1.  单核 cpu 下，多线程不能实际提高程序运行效率，只是为了能够在不同的任务之间切换
> 2.  多核 cpu 可以并行跑多个线程，但能否提高程序运行效率还是要分情况的

### 进程、线程 ###

程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至 CPU，数据加载至内存。在 指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。

进程就是用来加载指令、管理内存、管理 IO 的。当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程（例如记事本、画图、浏览器等），也有的程序只能启动一个实例进程（例如网易云音乐、360 安全卫士等）

而一个进程之内可以分为一到多个线程，一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给 CPU 执行。

总结一下：

进程：**系统进行资源分配和调度的基本单位**，可以说是一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合，每⼀个进程都有它自己的内存空间和系统资源 线程：**操作系统能够进行运算调度的最小单位**，它被包含在进程之 中，是进程中的实际运作单位，并且共享进程资源（如内存空间、文件句柄）

#### 创建线程的几种方式 ####

*  通过实现**Runnable接口来创建Thread线程**
 *  通过**继承Thread类来创建一个线程**
 *  通过**FutureTask接口接收 Callable 类型的参数**
 *  通过**线程池**

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其中使用Runnable ：

*  Thread是把线程和任务合并在了一起，Runnable是把线程和任务分开了
 *  用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
 *  用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系，更灵活

#### 查看运行中线程方式 ####

**java** jps 命令查看所有 Java 进程

jstack 查看某个 Java 进程（PID）的所有线程状态

**linux** ps -fe 查看所有进程 ps -fT -p 查看某个进程（PID）的所有线程 kill 杀死进程 top 按大写 H 切换是否显示线程 top -H -p 查看某个进程（PID）的所有线程

#### 用户线程和守护线程 ####

用户线程：用户实现、不需要操作系统内核支持

守护线程：**程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程，用来服务于用户线程**，比如垃圾回收线程

可以通过`thread.setDaemon`将线程设置为守护线程，设置守护线程，需要在**start()方法**之进行

Java默认：mian 线程、GC 线程

#### 线程运行原理 ####

JVM中的每个线程在创建后都会被分配一个独立的栈内存。这个栈内存用于存储与线程执行相关的信息，如局部变量、方法调用的参数和返回值、以及方法调用的上下文。每个线程的栈由多个栈帧组成，每个栈帧对应一次方法调用。线程在执行过程中，当前活动的栈帧代表了正在执行的方法。

#### 线程生命周期 ####

*  new新建：线程对象刚被创建，但还没有start方法
 *  Runnable运行态：当线程调用了start方法正在等待运行或者正在执行时
 *  Blocked阻塞：就是一个线程想获取一个锁，但是这个锁被其他对象持有
 *  Waiting无限等待：一个线程等待另一个线程执行一个（唤醒）动作
 *  Teminated被终止：run方法正常退出或者因为某些原因退出时

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