- 什么是线程？
操作系统是包含多个进程的容器,而每个进程又是容纳了多个线程的容器。
从图中可以看出 一个操作系统同时可以有多个子进程,一个进程可以有多个子线程但一个子线程只能有一个父进程。
创建你的第一个java多线程程序:
public class Creat100Threads {
/**
* 创建一百个线程
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for(int i=0;i<100;i++){
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
}
运行代码后 多了100个线程 可以看到 程序确实实现了线程。
线程和进程的不同
- .进程和线程的定义不同
- 进程：是执行中一段程序，即一旦程序被载入到内存中并准备执行，它就是一个进程。进程是表示资源分配的的基本概念，又是调度运行的基本单位，是系统中的并发执行的单位。
- 线程：单个进程中执行中每个任务就是一个线程。线程是进程中执行运算的最小单位，是cpu调度的基本单位。
- 内存共享方式不同：
- 进程是相互独立的：不同进程会被操作系统分配一定内存空间，但通常不同进程之间内存是独立的无法互相访问。如果要实现进程间通讯需要用到"进程间通信(IPC)"。
- 线程之间特定资源是共享的：线程共享资源包括：
- 进程代码段
- 进程的公有数据(利用这些共享数据,线程很容易实现相互通讯)
- 进程打开文件扫描符
- 信号处理器
- 进程的当前目录
- 进程用户ID与进程组ID
- 线程独有内容：
- 线程ID
- 寄存器组的值
- 线程的堆栈
- 错误返回码
- 线程的屏蔽新号码
- 数量不同
- 一个进程至少有一个或以上线程, 一个线程只能有一个父进程。
- 开销不同
- 线程的创建、终止时间比进程段
- 同一进程内的线程切换时间比进程短
- 同 一进程的各个线程间共享内存和文件资源，可不通过内核进行通信。
Java语言和多线程的渊源和关系
- Java设计之初–支持多线程(受限于硬件当时很多语言并不支持多线程)
- Java语言在服务端开发语言中的地位–常年居榜前三(阿里 腾讯 百度 美团。。。)
- 一对一映射到操作系统的内核线程(java中的多线程会在操作系统内核 中一一对应建立多线程)
- jvm自动启动线程
启动一个只有main方法的java程序可以看到除了main线程还jvm还帮我们启动了其他线程,这里面启动的线程有
Finalizer:负责对象的Finalizer()方法
Signal Dispatcher 负责把操作系统发来的信号分发给适当的程序处理
Reference Handler GC、引用相关线程(java的垃圾回收)
main 主线程，用户程序的入口。
多线程
什么是多线程?
多线程的概念：如果一个程序允许两个或以上的线程，那么它就是多线程程序。多线程市值在单个进程中运行多个线程。
生活中的多线程：
比喻你和室友同住一间房
- 客厅(进程的内存空间)
- 厕所(只能有一个人上厕所 上厕所时其他人不能上 锁的概念)
- 独立房间(每个线程 有自己的ID 堆栈)
- 打扫(一个人打扫效率比较慢 在公共区域可能会一起协作打扫 )
- 吃火锅
- 大火锅一人吃(相当于 单进程单线程)
- 大火锅一起吃 (单进程 多线程)
- 一个人吃多个小火锅(多进程)
- 吃火锅底料(有人霸占了这些火锅(锁) 那你就吃不到了)
什么是多线程?
多线程实际例子：抢火车票
如果各个任务相互独立 互不影响 则不需要多线程。
但绝大多数场景不同的任务 是相互耦合影响的，这时候就需要多线程。
为什么需要多线程?
- 最主要是提高cpu利用效率
-cpu一个时钟周期 是非常快的 相对于内存 和 硬盘来说 是跟不上 cpu这个速度的 如果 为了响应 cpu 内存 的处理的数据 那会大大拖累cpu的性能。那cpu在这个等到内存 等外部设备处理的、过程中就会浪费资源。而多线程就是提高cpu的资源利用率。 - 提高用户体验：避免卡顿、缩短等待时间
- 并行处理，提高性能，通常是服务领域(例如timcat)，用多个线程去接收进来的Http请求，而不是排队等待单一的线程处理。
- 在Android开发中，主线程的重要任务之一是绘制屏幕界面，该线程中不允许进行IO操作或网络请求，目的是避免卡顿，影响用户交互。
- 便于程序员设计编程模型(将一个功能分割成若干不同子线程)
- 阿姆达定律
-处理器越多，程序就执行越快，但有上限，取决于程序中串行部分的比例，并行比例越高多处理器性能优势越明显。
由于摩尔定律的逐渐失效 单主频提升越来越不明显，要想提升程序速度 需要靠程序提高并行处理的能力。
什么场景会用到多线程？
- 同时处理不同的事:1. 听音乐 2. 后台定时任务,execel
- 同时提高工作效率：1. tomecat 2. 并行下载 3. NIO
- 需要很大并发量的时候
多线程的局限
- 性能问题:上下文切换带来的问题
- 异构化任务: (任务结构不一样)很难高效并行
- 带来线程安全问题：包括数据安全问题(例如i++ 总数不一致) 以及线程带来的活跃性问题(线程饥饿、死锁)
串行、并行、并发
- 串行和并行
打个比方 串行就是你数羊毛一次数1根1根的 而并行 是十根十根一起数。 - 并行、并发
在只有一个cpu的情况下 但是 你的音乐 QQ 都能 同时运行 互相切换 就是cpu处于并行运算 将cpu的片段是在不同进程中切换分配的。这时cpu相当于在逻辑上并行处理多个应用。
而当有多个cpu时 程序跑在真实的不同物理cpu上这时就是并发了。
- 真正的"同时"运行-在同一时刻，有多个任务同时执行。
例如，在多核处理器上，有两个线程同时执行一段代码。
相反的，单核cpu是无法处理并发任务的。
并发的2种概念
- 形容多个任务的执行状态
- 两个或多个任务可以再重叠的时间段内启动，运行和完成
- 并发(两个线程同时执行)一定是并发
可以说：并发是并行的充分条件,并行是并发的必要条件。
- 对"并发性"的简称
- 不同部分可以无序或同时执行，且并不会影响最终的执行结果。
- 在不同核心数的计算机上的不同表现
串并行和并发的实际例子
- 打游戏时,女朋友来电话
假设 大脑是单核cpu
并行：此时 如果你选择继续打游戏并且 接电话 但受限于你的大脑是单核的 你的思维就只能在这之间不同切换，此时就是并行。
串行：此时你选择暂时不接电话，等游戏结束后 再打电话给女朋友 ，此时就是串行，每次只处理一件事。
一个程序能并行运行一定具有并发性。
是什么让并发和并行成为可能?
- CPU升级
- 操作系统升级
- 编程语言升级
高并发
- 什么是高并发(双十一 春晚 12306)
- 是系统 同时能够处理大量的不求请求的能力。
- 高并发和多线程的联系和不同？
- 多线程是高并发的一种重要的解决方案，多线程并不意味着高并发，如Redis 是单线程的同时也是能处理大量的请求。
- 高并发有哪些指标
-QPS(Queries Per Second) 每秒的查询数- 带宽
- PV(Page View)
- UV(Unique Visitor)
- IP 和 UV 的区别
- 并发连接数(The number of concurrency)
- 服务器平均请求等待时间 (Time per request:across all concurrent requests)
同步与异步、阻塞与非阻塞
- 同步与异步：被调用者主动告诉调用者结果
- 阻塞与非阻塞：我是调用者，我调用一个东西以后，结果返回前，是否还能处理其他事情。
如上图 在EVENT调用后 有一段等待时间 电脑是不会做其他事情的 直到结果返回前，此时电脑资源被白白的耗费着。
异步就不同了在发送一个请求后在服务器响应前 电脑又去处理其他请求了。 就相当于你烧白开水 同步的话你就守在水壶面前什么也不干 直到水壶烧开 开关跳掉 但我相信平时你坑定不会这么做 更多的是异步 烧开水时你去干别的事等 烧开 等电源跳掉 你听到了 再去取。
同步：同步异步这里指的是被调用者(也就是服务器)的行为，而不是请求方的行为。在没有得到结果这钱，服务端就不返回任何结果。
异步：调用在发出之后，服务端立刻返回，告诉调用方”我收到你的请求了，我会处理的“。
再打个比方 你去借书 问老板有没有这本书老板说 我帮你找找 然后过了一小时你就去问老板 书有没有找到 这时同步的一种思想 与此相对的是 当你去问老板的时候老板说 我先帮你找找 你留个电话找到了我再打电话给你这就相当于异步 回调了你的电话。
阻塞和非阻塞
- 站在线程状态的角度
- 站在线程发出请求(通常是HTTP请求)的角度
- 阻塞非阻塞的栗子：烧水壶、买书
还是借书的栗子 如果在你问了老板之后 你如果去干了别的事情那这就是非阻塞。当然如果你一直等着老板 那就是阻塞。
烧开水 同样也是 你可以在烧毁的同时去看电视 等到 水壶发出 呜呜呜的声音你再处理。这样就是异步非阻塞。如果你一直等着 但是等听到水壶发出呜呜呜 的声音 你再去处理 这就是 异步阻塞 所谓的异步就是让被调用者 主动触发 调用者 来实现而同步与此相反 就是水壶不会发出 呜呜呜 的声音你必须时不时的去看 这水壶烧开没有 。
