JUC前置知识

2023-10-23 23:27 由长名06 发表于 #后端开发

JUC前置知识

JUC概述

在开发语言中，线程部分是重点，JUC是关于线程的。JUC是java.util.concurrent工具包的简称。这是一个处理线程的工具包，JDK1.5开始出现的。

线程和进程

线程和进程的概念
进程(process): 是计算机的程序关于某数据集合上的一次允许活动，是操作系统进行资源分配和任务调度的最小单位，是操作系统的基础。在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令，数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
线程(thread): 是操作系统或CPU核心能够进行调度的最小单位。被包含在进程中，是进程中的实际运行单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以有多个线程，每个线程执行不同的任务。

总结

进程，是在系统中正在运行的一个应用程序，程序一旦运行就是进程，也是操作系统资源分配的最小单位。
线程，是CPU(Central Processing Unit缩写)核心(现代计算机的CPU可以有多个CPU核心，俗称的4核，8核等)进行资源调度的最小单位，或者说进程内独立执行的一个执行流单元，也是程序执行的最小单位。

线程的状态

线程状态类

public enum State {
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
     	//新建
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
     	//准备就绪，可以运行
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * {@link Object#wait() Object.wait}.
         */
     	//阻塞
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
         *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
     	//等待，不见不散
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
         *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
         *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
         * </ul>
         */
     	//定时等待，过时不候
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
     	//停止，终止
        TERMINATED;
    }

wait和sleep方法的区别

1.sleep是Thread类的静态方法，wait是Object类的方法，任何对象实例都能调用。
2.sleep不会释放锁，也不需要占有锁。wait会释放锁，但释放锁这个动作的前提是，当前线程占有锁。
3.这两个方法都可以被interrupted方法中断。
4.这两个方法还有个特点，就是线程在哪里被阻塞，就在哪里被唤醒。

串行，并行和并发

串行模式

串行表示所有任务一一按先后顺序进行。串行意味着必须先装完一车柴才能运送这车柴，只有运送到了，才能卸下这车柴，并且只有完成了这三个步骤，才能进行下一步骤。串行是一次只能取得一个任务，并执行这个任务。

并行模式

并行意味着可以同时取得多个任务,，并同时去执行所取得的这些任务。并行模式相当于将长长的一条队列，划分成了多条短队列，所以并行缩短了任务队列的长度。并行的效率从代码层次上，强依赖于多进程/多线程代码，从硬件角度上依赖于多核CPU。

并发

指的是多个程序可以同时运行的现象，更细化的是多进程可以同时运行或者多指令可以同时运行。
并发的重点是一种现象，描述的是多进程同时运行的现象。但实际上，一个CPU同时，只能运行一个线程。所以同时运行，不是同一时刻有多个线程运行的现象，而是提供一种功能，让用户看起来多个程序同时运行了，但是实际上的线程不是一直霸占CPU的，而是执行一会停，一会执行。
要解决大并发问题，通常是将大任务分解成多个小任务，由于OS(Operating System)对进程的调度是随机的，所以切分成多个小任务后，可能会从任一小任务出执行。可能出现的问题，一个小任务执行了多次，还没开始下个任务。这时一般会采用队列或类似数据结构来存放各个小任务的成果。可能出现还没准备好第一步，就执行第二步的可能。这时，一般采用多路复用或异步的方式，比如只有准备好了，才产生事件执行下一步任务。可以多进程/多线程的方式并行执行这些小任务。也可以单进程/单线程执行这些小任务，这是很可能要配合多路复用才能达到较高的效率。

小结

并发：同一时刻多个线程在访问同一资源，多个线程对一个点。如春运抢票，电商秒杀。
并行：多项工作一起执行，之后再汇总。如泡泡面，水壶烧水，一边放调料。

管程

管程又叫Monitor(监视器)，在OS中叫管程/Monitor(监视器)，在Java中叫锁(Lock)。
锁其实是一种同步机制，保证同一时间内，只能有一个线程访问受保护的资源。
在JVM中实现这个锁机制(同步机制)，是通过进入，退出管程对象实现的，也就是常说的持有锁，和释放锁。进入管程(拥有锁)，退出管程(释放锁)。一个线程持有该锁，就只有当前线程可以访问，该锁保护的资源。释放锁，就是当前线程不访问，该锁保护的资源了，其他线程可以竞争该锁，谁获取到锁，可以访问锁保护的线程。

用户线程和守护线程

daemon n.守护神
用户线程和守护线程，是jvm中的概念。
用户线程，顾名思义，用户自定义的线程。主线程结束，用户线程还在运行，jvm存活。
守护线程 ，用于守护用户线程，执行的线程如垃圾回收(gc)。没有用户线程，都是守护线程的化话，主线程结束，jvm结束。设置一个线程为守护线程，必须在开启这个线程之前。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().isDaemon());// aa true
            while(true){

            }
        },"aa");
        thread.setDaemon(true);//通过该方法可将线程设置为守护线程
        thread.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "over");// mainover
    }
}

只是为了记录自己的学习历程，且本人水平有限，不对之处，请指正。