进程与线程
进程
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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
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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。
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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）
线程
- 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
并行与并发
- 并发（concurrent）是同一时间应对（dealing with）多件事情的能力
- 并行（parallel）是同一时间动手做（doing）多件事情的能力
1：每个 核（core） 都可以调度一个运行线程，核越多，处理越快
2：操作系统中有一个组件叫做任务调度器，将 cpu 的时间片（windows下时间片最小
约为 15 毫秒）分给不同的程序线程使用
3：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
4： IO 操作不占用 cpu，阻塞IO ，没能充分利用线程
线程创建
- Thread
- Thread + Runnable
- Thread + FutureTask(同步阻塞等待返回)
进程查看
- Windows
tasklist | findstr xxx 查看进程
taskkill /F /PID xxx 杀死进程
栈与栈帧
每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。不同的线程对应不同的栈内存。
每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法
一个栈帧对应一个方法
线程上下文切换
发生的场景
- 线程的 cpu 时间片用完
- 垃圾回收
- 有更高优先级的线程需要运行
- 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法
java 工作线程被挂起的时候，需要要由操作系统保存当前线程的状态，Java 中对应的概念
就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条
jvm 指令的执行地址，是线程私有的
状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、操作数栈、返回地址等
Context Switch 频繁发生会影响性能
线程常见方法
- sleep
- 调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）
- 其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程，这时 sleep
方法会抛出 InterruptedException
- 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行
- 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
- yield
- 调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态，
然后调度执行其它线程
- 具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
- interrupt
打断阻塞状态下的线程，t1.isInterrupted() 标志位为false
打断正常运行的线程，isInterrupted() 打断标记标志位为true，可以通过此标记
判断是否进行停止
线程安全
static int counter = 0;
static void increment()
// 临界区
{
counter++; }
static void decrement()
// 临界区
{
counter--; }
- 线程安全出现前提
多个线程对共享变量进行写操作
- 临界区
一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码块为临界区
解决方案
- synchronized
获得锁的线程，享有对临界区的执行权，其他线程获取锁时，发生阻塞
获得锁的线程被挂起之后，其他线程依旧阻塞，只能等待锁被释放
使用对象锁保证临界区代码的原子性
- 锁对象
锁住当前对象
class Test{
public synchronized void test() {
}
}
等价于
class Test{
public void test() {
synchronized(this) {
}
}
}
class Test{
public synchronized static void test() {
}
}
等价于
class Test{
public static void test() {
synchronized(Test.class) {
}
}
}
- 修饰符可以一定程度保证线程安全
final 修饰表示最终
private 修饰私有
常见线程安全类
String
Integer
StringBuffer
Random
Vector
Hashtable
java.util.concurrent 包下的类
多个线程调用它们同一个实例的某个方法时，是线程安全的
转账线程安全小测试
@Slf4j
public class ExerciseTransfer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Account a = new Account(1000);
Account b = new Account(1000);
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
a.transfer(b, randomAmount());
}
}, "t1");
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
b.transfer(a, randomAmount());
}
}, "t2");
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();// 查看转账2000次后的总金额
log.debug("total:{}", (a.getMoney() + b.getMoney()));
}
// Random 为线程安全
static Random random = new Random();
// 随机 1~100
public static int randomAmount() {
return random.nextInt(100) + 1;
}
}
class Account {
private int money;
public Account(int money) {
this.money = money;
}
public int getMoney() {
return money;
}
public void setMoney(int money) {
this.money = money;
}
public void transfer(Account target, int amount) {
synchronized (Account.class){
if (this.money > amount) {
this.setMoney(this.getMoney() - amount);
target.setMoney(target.getMoney() + amount);
}
}
}
}
a.transfer(b, randomAmount()); 为临界区，此临界区有两个对象参与，
如果要同时保证两对象，使用 .class
