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淄博网站建设详细策划_最火手游排行榜2021_跨境电商网站_外链seo招聘

2024/12/23 13:52:51 来源:https://blog.csdn.net/oneouto/article/details/140791869  浏览:    关键词:淄博网站建设详细策划_最火手游排行榜2021_跨境电商网站_外链seo招聘
淄博网站建设详细策划_最火手游排行榜2021_跨境电商网站_外链seo招聘

文章目录

  • 前言
  • 线程
    • 线程优先级和时间片
    • 创建多线程及运行
    • 线程的状态
  • 进程
    • 查看进程的命令
    • 进程的通信方式
  • 线程和进程的区别
    • 从关系上
    • 疑问集锦

前言

  • 并发

    1、并发是指在同一时间段内,计算机系统能够处理多个任务的能力。
    2、在并发编程中,我们可以理解为多个线程竞争同一个资源
    3、操作系统中有 线程控制块进程控制块,用来记录当前时间片执行到的程序位置

  • 并行

    多个线程或者进程各自执行各自的任务,互不干扰。
    (并行不会出现竞争同一个资源,在此我们不多做讨论,后续文章均已并发为主)

  • 高速缓存

    对于频繁重复访问的数据,我们可以存储在高速缓存中,这样可以释放总线,提高计算速度
    高速缓存的容量比较小,当容量不足时会往内存中写回数据(具体的写回时间不确定)。

线程

  • 定义:
    • 是一个指令流(指令和数据的不断入栈和出栈),即程序的执行顺序,是进程中真正执行的基本单位
  • 单线程:
    • 只有一个虚拟机栈,程序从上到下依次执行
    • 单线程是作为局部变量存在的
  • 多线程:
    • 1、多个指令流,相当于创建多个虚拟机栈
    • 2、继承Thread后不再是局部变量,变成一个线程

线程优先级和时间片

  • 和操作人员接触多的指令,它的优先级会更高(即更容易获得操作系统的时间片)
  • 如果时间片结束时未完成所有任务,则记录执行到的位置,然后任务重新会进入就绪态
  • 如果时间片未到时间但已完成任务,则剩余的时间片会执行其他任务

创建多线程及运行

  • 线程代码:

    public class Test {public static void main(String[] args) {int[] arr = {0};Thread threadA = new Thread(){@Overridepublic void run() {System.out.println("theadA启动 ~~ ");for(int i=0;i<1000000;i++){arr[0]++;}System.out.println("threadA下的arr[0] = " + arr[0]);}};Thread threadB = new Thread(){@Overridepublic void run() {System.out.println("theadB启动 ~~ ");for (int i = 0; i < 1000000; i++) {arr[0]++;}System.out.println("threadB下的arr[0] = " + arr[0]);}};threadA.start();	// threadA进入线程就绪队列threadB.start();	// threadB进入线程就绪队列System.out.println(arr[0]);}
    }
    
  • 代码说明:

    1、线程.start()是进入线程就绪队列,新建线程后需要启用start进入就绪队列
    2、当前有三个线程:threadA、threadB 和main主线程

  • 运行结果(打印结果是不确定的):

    第一种可能结果:
    在这里插入图片描述
    第二种可能结果:
    在这里插入图片描述
    第三种可能结果:
    在这里插入图片描述
    第四种可能结果:
    在这里插入图片描述

  • 结果分析:

    • 1、threadA和threadB是互相独立的,执行顺序是不确定的。

      线程内部的代码时按顺序来执行的

    • 2、主线程main优先执行的概率较大(注意只是概率哦)
    • 3、先进入就绪队列(如threadA)的先执行的概率大

      可以观察到上边几种结果,threadA先打印的次数比threadB要多

    • 4、线程被选中后,分配的时间片时长是不固定的

      我们以 结果一结果三 来进行分析:
      (1)线程threadA被选中,分配了时间片运行:打印开始启动后对arr[0]进行增加
      (2)arr[0]增到到”35932“后,时间片结束,开始运行 主线程main ,打印”35932“
      (3)仅 System.out.println(arr[0]) 是用不完分配给主线程main的时间片的,分配给主线程main的时间片用不完,当打印完后,就会结束主线程main继续执行下一个,要么选中threadA要么选中threadB
      (4)【选中threadB】,分配时间片:打印”启动“后对arr[0]进行增加
      (5)这里需要循环100w次,注意这里threadA和threadB中arr[0]增加是threadA和threadB交替着来的
      (6)当循环都完成的时候,打印出每个线程下的结果:可能先是threadA也可能先是threadB

  • 线程不安全:

    如果线程安全:无论哪个线程,最后打印的结果应该是200w
    (但实际结果并不这样)

    从严格物理上来讲,同一时刻只有一个线程指令通过总线来操作内存。
    而内存同一时刻也只能由一个线程来操作。

    因为有高速缓存
    (1)当threadA读取到arr[0]=0,然后开始计算
    (2)threadA操作的数据存储在高速缓存中,没有往回更新时,时间片结束
    (3)threadB读取arr[0],此时arr[0]=0,然后开始计算
    (4)当threadA计算到50w时,高速缓存更新arr[0],arr[0] = 50w
    (5)然后threadB计算到100w时,高速缓存更新arr[0],直接覆盖arr[0] = 100w
    (6)threadA再次读取到arr[0]=100w,执行剩下的50w次,最后计算结果arr[0]=150w,而不是200w
    (7)这里有两个极限:最小是2,最大是200w

线程的状态

  • 新建

    新建的线程并不会进入就绪态,需要启动

  • 就绪态

    进入就绪队列的顺序是有先后的,但是执行的时候不会按照进入的顺序来。
    即操作系统选中哪个线程先执行是不确定的
    先进入就绪态先执行的概率会大,但是不是绝对的

  • 运行态:被cpu选中

    1、运行中,当前时间片内未完成线程任务,当时间片结束时,通过线程控制块记录数据,线程重新进入就绪态
    2、在时间片内运行结束,进入死亡态

  • 死亡态

    线程运行完毕

  • 阻塞态:线程竞争加锁的资源失败,会进入阻塞队列

    当竞争的资源锁一旦被释放后,该线程会重新进入就绪队列参与竞争

  • 等待态:

    运行中的线程可以自己进入等待队列。
    进入等待队列中的线程,如果没有通知,则会一直留在队列,操作系统不会选中该任务

  • 睡眠态:

    此处不细讲,以下为两个进入睡眠态的方法:

    • Thread.sleep(时长) 方法进入休眠的线程不会释放持有的锁
    • object.wait()方法进入休眠的线程会释放锁,但是唤醒需要其他线程调用了该对象的 notify() 或 notifyAll() 方法

进程

  • 正在运行的程序,我们称为进程。
    (如我们打开的chrome浏览器,QQ音乐,微信,均被称为进程)
  • QQ音乐这个线程包含了代码、账号信息登数据以及内存空间
  • 如果我们选择了一个音乐播放,那么这是一个线程
  • 如果我们让播放器显示桌面歌词,这也是一个线程
  • 喜欢一个音乐,点击收藏,这也是一个线程

查看进程的命令

  • windows

    查看所有的进程:tasklist
    杀死进程:taskkill /F /PID pid号

  • linux

    查看所有的进程:ps -ef
    查看指定的进程:
    杀死进程:kill -9 pid号

进程的通信方式

  • 管道:

    原理:内核中的一个缓存。是一种半双工的通信方式,即一个进程的输出作为另一个进程的输入
    (单工:一方只能发送,其他只能接受,做不到信息互动。可以想象一下收音机)
    (半双工:需要等一方发送完毕,另一方才可以发送。可以想象一下对讲机)
    (双工:可以等一方发送完毕,也可以同时发送。可以想象一下升级的电话通话)

    优点:最简单
    缺点:效率最差,不适合进程间频繁的交换数据

  • FIFO:

    与管道类似,但是允许不想关的进程进行通信,且可以跨终端会话

  • 消息队列:

    允许进程以消息的形式进行通信,消息可以按照一定的顺序进行传递

    优点:可以边发送边接收,不需要等待完整的数据
    缺点:
    (1)每个消息体有最大长度的限制,队列所包含消息体的总长度也有上限
    (2)消息队列通信存在用户态和内核态之间的数据拷贝问题,耗性能

  • 共享内存区

    原理:不同的进程拿出一块虚拟内存空间,映射到相同的物理内存空间。这样一个进程写入的东西,另一个进程马上就能够看到,不需要进行拷贝。

    优点:解决了消息队列存在
    缺点:如果有多个进程网内存写入数据,后写数据的会对前边的数据有覆盖

  • 信号量

    • 原理

      基于共享内存的多进程不安全的情况,增加一个保护机制-信号量。
      信号量本质上是一个整型的计数器,用于实现进程间的互斥和同步。

    • 过程:信号量S初始为1;P操作是让信号量-1;V操作是让信号量+1
      在这里插入图片描述

    1、进程A访问共享内存前执行P操作,更改信号量:S=S-1=0
    2、进程A访问共享内存
    3、进程B访问共享内存前执行P操作,更改信号量:S=S-1=0-1=-1,临界资源被占用
    4、进程B被阻塞,进入阻塞队列
    5、进程C访问共享内存前执行P操作,更改信号量:S=S-1=-1-1=-2,临界资源被占用
    6、进程C被阻塞,进入阻塞队列
    7、进程A访问完毕,执行V操作,更改信号量:S=S+1=-2+1=-1
    8、唤醒阻塞队列中的进程B
    在这里插入图片描述
    信号量S=-1
    1、进程B访问共享内存
    2、进程B访问完毕,执行V操作,更改信号量:S=S+1=0
    3、唤醒阻塞队列中的进程C
    在这里插入图片描述
    1、进程C访问共享内存
    2、进程B访问完毕,执行V操作,更改信号量:S=S+1=1
    3、结束

  • 信号量互斥:当多进程访问共享内存时,信号量<1时不允许其他进程访问;

  • 信号量同步:当信号量恢复成初始值1时会唤醒其他进程来访问数据

线程和进程的区别

从关系上

1、进程是操作系统资源分配的基本单位,线程是程序执行的最小单位
2、每个进程都至少拥有一个线程来执行地址空间中的代码
3、进程是线程的容器,单个进程可以包含若干个线程,且这些线程可以同时执行进程地址空间中的代码
4、进程是安全的;多线程时会出现争抢同一个资源的情况,即多线程更改同一变量会出现问题,故线程是不安全的
5、多个线程共享进程的堆和方法区,但是每个线程都有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。

疑问集锦

  • 线程为什么不能独立存在

    因为线程是依赖于进程存在的。线程是进程内的执行单元,自己本身并不拥有系统资源,线程使用本身的资源
    线程如果允许独立存在,系统需要为它分配资源和空间,那么起始就等同于一个进程了。而线程是进程的轻量级,可以快速创建和销毁。

  • 线程之间为什么会交替运行

    因为有时间片轮转
    (分时操作系统中,windows的时间片分配不是固定时间,linux中时间片分配时固定的时间)

  • 线程安全是什么?

    同一个进程内的资源是共享给若干个线程的,当多个线程更改同一块内存区域时,会导致该内存的数据互相覆盖

  • 怎么保证线程安全?

    同步:使用synchronize关键字 或 reentrantlock
    不可变对象:创建值无法更改的对象,如增加关键字final
    原子类:使用atomicinteger等原子类执行原子操作
    volatile关键字:确保变量在多线程间可见
    内存屏障:通过thread.memorybarrier()方法强制执行内存访问顺序

  • 为什么进程开销比线程大

    进程之间资源不共享,每个进程都有自己独立的地址空间和系统资源,占用的内存大;线程之间资源共享,同一个进程中的线程共享进程的地址空间和系统资源,占用的内存小。

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