Skip to content

Commit

Permalink
Update 第四周(2018-8-30).md
Browse files Browse the repository at this point in the history
  • Loading branch information
Snailclimb authored Apr 25, 2019
1 parent 6dc0df8 commit 81615f3
Showing 1 changed file with 17 additions and 31 deletions.
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,54 +1,40 @@

## 1. 简述线程,程序、进程的基本概念。以及他们之间关系是什么?

**线程**与进程相似,但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享同一块内存空间和一组系统资源,所以系统在产生一个线程,或是在各个线程之间作切换工作时,负担要比进程小得多,也正因为如此,线程也被称为轻量级进程。
Java 线程在运行的生命周期中的指定时刻只可能处于下面 6 种不同状态的其中一个状态(图源《Java 并发编程艺术》4.1.4 节)。

**程序**是含有指令和数据的文件,被存储在磁盘或其他的数据存储设备中,也就是说程序是静态的代码。
![Java 线程的状态 ](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/19-1-29/Java%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E7%8A%B6%E6%80%81.png)

**进程**是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位,因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建,运行到消亡的过程。简单来说,一个进程就是一个执行中的程序,它在计算机中一个指令接着一个指令地执行着,同时,每个进程还占有某些系统资源如CPU时间,内存空间,文件,文件,输入输出设备的使用权等等。换句话说,当程序在执行时,将会被操作系统载入内存中。
线程在生命周期中并不是固定处于某一个状态而是随着代码的执行在不同状态之间切换。Java 线程状态变迁如下图所示(图源《Java 并发编程艺术》4.1.4 节):

**线程****进程** 划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的,而各线程则不一定,因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。从另一角度来说,进程属于操作系统的范畴,主要是同一段时间内,可以同时执行一个以上的程序,而线程则是在同一程序内几乎同时执行一个以上的程序段。
![Java 线程状态变迁 ](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/19-1-29/Java%20%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%8A%B6%E6%80%81%E5%8F%98%E8%BF%81.png)

**线程上下文的切换比进程上下文切换要快很多**

- 进程切换时,涉及到当前进程的CPU环境的保存和新被调度运行进程的CPU环境的设置。
- 线程切换仅需要保存和设置少量的寄存器内容,不涉及存储管理方面的操作。

## 2. 线程有哪些基本状态?这些状态是如何定义的?
由上图可以看出:线程创建之后它将处于 **NEW(新建)** 状态,调用 `start()` 方法后开始运行,线程这时候处于 **READY(可运行)** 状态。可运行状态的线程获得了 CPU 时间片(timeslice)后就处于 **RUNNING(运行)** 状态。

1. **新建(new)**:新创建了一个线程对象。
2. **可运行(runnable)**:线程对象创建后,其他线程(比如main线程)调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,等待被线程调度选中,获 取cpu的使用权。
3. **运行(running)**:可运行状态(runnable)的线程获得了cpu时间片(timeslice),执行程序代码。
4. **阻塞(block)**:阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了cpu使用权,也即让出了cpu timeslice,暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态,才有 机会再次获得cpu timeslice转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种:
- **(一). 等待阻塞**:运行(running)的线程执行o.wait()方法,JVM会把该线程放 入等待队列(waiting queue)中。
- **(二). 同步阻塞**:运行(running)的线程在获取对象的同步锁时,若该同步 锁 被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。
- **(三). 其他阻塞**: 运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入可运行(runnable)状态。
5. **死亡(dead)**:线程run()、main()方法执行结束,或者因异常退出了run()方法,则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。
> 操作系统隐藏 Java 虚拟机(JVM)中的 RUNNABLE 和 RUNNING 状态,它只能看到 RUNNABLE 状态(图源:[HowToDoInJava](https://howtodoinjava.com/)[Java Thread Life Cycle and Thread States](https://howtodoinjava.com/java/multi-threading/java-thread-life-cycle-and-thread-states/)),所以 Java 系统一般将这两个状态统称为 **RUNNABLE(运行中)** 状态 。
![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/8/9/1651f19d7c4e93a3?w=876&h=492&f=png&s=128092)

备注: 可以用早起坐地铁来比喻这个过程(下面参考自牛客网某位同学的回答):

1. 还没起床:sleeping
2. 起床收拾好了,随时可以坐地铁出发:Runnable
3. 等地铁来:Waiting
4. 地铁来了,但要排队上地铁:I/O阻塞
5. 上了地铁,发现暂时没座位:synchronized阻塞
6. 地铁上找到座位:Running
7. 到达目的地:Dead
![RUNNABLE-VS-RUNNING](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-3/RUNNABLE-VS-RUNNING.png)

当线程执行 `wait()`方法之后,线程进入 **WAITING(等待)**状态。进入等待状态的线程需要依靠其他线程的通知才能够返回到运行状态,而 **TIME_WAITING(超时等待)** 状态相当于在等待状态的基础上增加了超时限制,比如通过 `sleep(long millis)`方法或 `wait(long millis)`方法可以将 Java 线程置于 TIMED WAITING 状态。当超时时间到达后 Java 线程将会返回到 RUNNABLE 状态。当线程调用同步方法时,在没有获取到锁的情况下,线程将会进入到 **BLOCKED(阻塞)** 状态。线程在执行 Runnable 的` run() `方法之后将会进入到 **TERMINATED(终止)** 状态。

## 3. 何为多线程?

多线程就是多个线程同时运行或交替运行。单核CPU的话是顺序执行,也就是交替运行。多核CPU的话,因为每个CPU有自己的运算器,所以在多个CPU中可以同时运行。


## 4. 为什么多线程是必要的?
## 4. 为什么要使用多线程?

先从总体上来说:

- **从计算机底层来说:**线程可以比作是轻量级的进程,是程序执行的最小单位,线程间的切换和调度的成本远远小于进程。另外,多核 CPU 时代意味着多个线程可以同时运行,这减少了线程上下文切换的开销。
- **从当代互联网发展趋势来说:**现在的系统动不动就要求百万级甚至千万级的并发量,而多线程并发编程正是开发高并发系统的基础,利用好多线程机制可以大大提高系统整体的并发能力以及性能。

1. 使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。
2. 用户界面可以更加吸引人,这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理,可以弹出一个进度条来显示处理的进度。
3. 程序的运行速度可能加快。
再深入到计算机底层来探讨:

- **单核时代:** 在单核时代多线程主要是为了提高 CPU 和 IO 设备的综合利用率。举个例子:当只有一个线程的时候会导致 CPU 计算时,IO 设备空闲;进行 IO 操作时,CPU 空闲。我们可以简单地说这两者的利用率目前都是 50%左右。但是当有两个线程的时候就不一样了,当一个线程执行 CPU 计算时,另外一个线程可以进行 IO 操作,这样两个的利用率就可以在理想情况下达到 100%了。
- **多核时代:** 多核时代多线程主要是为了提高 CPU 利用率。举个例子:假如我们要计算一个复杂的任务,我们只用一个线程的话,CPU 只会一个 CPU 核心被利用到,而创建多个线程就可以让多个 CPU 核心被利用到,这样就提高了 CPU 的利用率。
## 5 使用多线程常见的三种方式

### ①继承Thread类
Expand Down

0 comments on commit 81615f3

Please sign in to comment.