编发编程基础

进程

       进程 就是分配资源的最小单位，进程可以实现宏观上（cpu时间片不断去切换）的并发，单核任意一个时刻cpu只会有一个任务去执行。

        指令切换要对指令进行隔离：

1. 给每一个进程分配内存地址空间，并且不同的进程空间是不会相互干扰的，
2. 进程需要记住每个指令运行的行数，计数器。

线程

          一个进程可以包含多个线程，每个线程可以有一个独立的子任务.利用多cpu的性质，就可以同时并行执行。达到并行效果。线程让我们真正意义上实现了并行执行。线程是执行任务的最小单位。

         线程的目的就是为了能够解决我们多任务的实时性问题，解决阻塞问题。

         什么时候使用多线程？

1. 通过并行计算提高程序性能，对复杂逻辑计算使用多线程
2. 等待网络、IO、响应导致的耗时问题。（例如：tomcat中IO 的模型，一个请求开一个线程去处理，主流程不会阻塞）

       java中多线程的实现方式：

1. 继承Tread类，重写run方法
2. 实现Runnable接口重写run方法
3. 通过Callable,future实现，继承Callable,重写callI()方法，实现带返回值的线程

public class CallableDemo implements Callable<String> {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

        CallableDemo callableDemo = new CallableDemo();
        //交给线程池异步执行call()方法中的逻辑
        Future<String> future = executorService.submit(callableDemo);

        //todo 执行其他逻辑操作

        //获取异步执行结果，如果call中有结果返回，就立马返回，如果没有结果返回就阻塞等待
        String s = future.get();

        System.out.println(s);

        executorService.shutdown();

    }

    @Override
    public String call() {
        //todo 有很多耗时的逻辑运算
        return "string" + 1;
    }
}

       线程的状态：

线程的状态：6 种

NEW     没有调用start方法

RUNNABLE 运行状态

BOLCKED 阻塞

WAITING 等待

TIMED_WAITING 时间等待

TERMINATED 终止

在Thread类里，有一个state的枚举类型，声明了线程的六种状态

 public enum State {
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * {@link Object#wait() Object.wait}.
         */
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
         *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
         *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
         *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
         * </ul>
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
        TERMINATED;
    }

 

线程状态的转换图

线程的中断

        线程的中断不是调用stop方法，要使用interrupt去执行线程的中断（优雅的退出，收到interrupt指令后，线程不再接收新的任务，但是会把尚未执行完的任务，执行完成再退出）。

线程安全性问题：

可见性、原子性、有序性

多核心CPU技术的出现 导致了 可见性，原子性，有序性的问题

cpu的高速缓存：

在cpu和内存之间会存在一个缓存，叫cpu的高速缓存。

缓存一致性问题

缓存一致性协议，嗅探协议。cpu的一个实现（不同的处理器，提供的协议不同）：

M（modify）    表示当前缓存被修改过

I(Invalid)        表示失效状态，cpu会直接从主内存加载

E(Exclusive)     表示独占缓存，且与主内存中的数据保持一致

S(Shared)       共享缓存

可见性问题？

1. 缓存一致性
2. 乱序执行（happen-before 原则保证语义不变）
3. 内存乱序访问