【硬刚Java并发】JUC基础(14):JUC概述

本文是对《【硬刚大数据之学习路线篇】从零到大数据专家的学习指南(全面升级版)》的Java并发部分补充。

1 JUC

JUC 就是 java.util .concurrent 工具包的简称。

2 进程与线程概念

2.1 进程与线程

进程(Process) 是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。 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。是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。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。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。

总结来说:

进程:指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;进程——资源分配的最小单位。

线程:系统分配处理器时间资源的基本单元,或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。 

2.2 线程的状态

线程通常都有五种状态,创建、就绪、运行、阻塞和死亡。

  • 创建状态。在生成线程对象,并没有调用该对象的start方法,这是线程处于创建状态。

  • 就绪状态。当调用了线程对象的start方法之后,该线程就进入了就绪状态,但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程,此时处于就绪状态。在线程运行之后,从等待或者睡眠中回来之后,也会处于就绪状态。

  • 运行状态。线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程,此时线程就进入了运行状态,开始运行run函数当中的代码。

  • 阻塞状态。线程正在运行的时候,被暂停,通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep,suspend,wait等方法都可以导致线程阻塞。

  • 死亡状态。如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后,该线程就会死亡。对于已经死亡的线程,无法再使用start方法令其进入就绪  

2.3 wait/sleep 的区别

(1)sleep 是 Thread 的静态方法,wait 是 Object 的方法,任何对象实例都能调用。

(2)sleep 不会释放锁,它也不需要占用锁。wait 会释放锁,但调用它的前提是当前线程占有锁(即代码要在 synchronized 中)。

(3)它们都可以被 interrupted 方法中断。

2.4 并发与并行

2.4.1 串行模式

  串行表示所有任务都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,并且只有完成了这整个三个步骤,才能进行下一个步骤。

  串行是一次只能取得一个任务,并执行这个任务。

2.4.2 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,从硬件角度上则依赖于多核 CPU。

2.4.3 并发

  并发(concurrent)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。但这不是重点,在描述并发的时候也不会去扣这种字眼是否精确,==并发的重点在于它是一种现象==, ==并发描述的是多进程同时运行的现象==。但实际上,对于单核心 CPU 来说,同一时刻只能运行一个线程。所以,这里的"同时运行"表示的不是真的同一时刻有多个线程运行的现象,这是并行的概念,而是提供一种功能让用户看来多个程序同时运行起来了,但实际上这些程序中的进程不是一直霸占 CPU 的,而是执行一会停一会。

  要解决大并发问题,通常是将大任务分解成多个小任务, 由于操作系统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处执行。这可能会出现一些现象:

  •可能出现一个小任务执行了多次,还没开始下个任务的情况。这时一般会采用队列或类似的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,比如只有准备好产生了事件通知才执行某个任务。

  •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,这时很可能要配合多路复用才能达到较高的效率

2.4.4 小结

并发:同一时刻多个线程在访问同一个资源,多个线程对一个点

例子:春运抢票 电商秒杀...

并行:多项工作一起执行,之后再汇总

例子:泡方便面,电水壶烧水,一边撕调料倒入桶中

3 管程

  管程(monitor)是保证了同一时刻只有一个进程在管程内活动,即管程内定义的操作在同一时刻只被一个进程调用(由编译器实现).但是这样并不能保证进程以设计的顺序执行

  JVM 中同步是基于进入和退出管程(monitor)对象实现的,每个对象都会有一个管程(monitor)对象,管程(monitor)会随着 java 对象一同创建和销毁

  执行线程首先要持有管程对象,然后才能执行方法,当方法完成之后会释放管程,方法在执行时候会持有管程,其他线程无法再获取同一个管程

4 用户线程和守护线程

用户线程:平时用到的普通线程,自定义线程

守护线程:运行在后台,是一种特殊的线程,比如垃圾回收

当主线程结束后,用户线程还在运行,JVM 存活

如果没有用户线程,都是守护线程,JVM 结束

 

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