多线程与高并发（一）--线程的概念、锁

线程的历史

　　线程的历史是异步对于CPU性能压榨的历史。

• 单进程人工切换
  • 纸带机
• 多进程批处理
  • 多个任务批量执行
• 多进程并行处理
  • 把程序写在不同的内存位置上来回切换
• 多线程
  • 一个程序内部不同任务的来回切换
  • selector  epoll

• 纤程/协程

  • 绿色线程，用户管理的（不是OS管理的）线程

 什么是进程、线程、程序？

• 程序
  • 操作系统可执行文件（QQ.exe）
• 进程
  • 双击可执行文件之后，程序开始运行。操作系统找到可执行文件，将相关信息load到内存中，此时内存中有一个正在执行的QQ.exe。在内存中的每一份程序就是一个进程。操作系统会为每一个进程分配相关的资源，比如内存空间、文件描述符等。所以，进程是操作系统进行资源分配的基本单位。
• 线程
  • 通俗角度
    • 一个程序里不同的执行路径就是线程。多线程是一个程序执行时会产生分支，多个分支同时运行就是多线程
  • 底层角度
    • 执行一个程序时，以线程为单位开始执行。操作系统会找到主线程，如果在主线程中开启了其他线程，会开始线程之间的切换。线程是调度执行的基本单位。多个线程共享同一个进程中所有的资源。

线程的启动方式

1. 继承Thread，重写run方法。
2. 实现Runnable接口，重写run方法。
3. 使用lambda（第二种方法的变形）。
4. 使用线程池启动线程（本质也是前两种方式之一）。

线程的状态

　　状态是由JVM管理，管理这些状态时要通过操作系统。

• new状态
  • 刚刚创建
• Runnable状态
  • 被线程调度器执行
    • Ready状态：在CPU等待队列等待执行。
    • Running状态：在CPU上执行时。
• TimedWaiting状态
  • 调用sleep，wait，join，parkNanos，parkUntil方法，时间结束进入Runnable状态。
• Waiting状态
  • 调用wait,join,park方法，调用notify，notifyAll，unpark方法进入Runnable状态
• Blocked状态
  • 等待synchronized代码块锁，获得锁进入Running状态。
• Terminated状态
  • 执行结束

锁

1. 锁的概念
   • 本质上锁的是对象。JVM规范没有实现要求，Hotspot是在对象头上拿出来两位（一共64位）来记录对象是否锁定。
2. 锁的特性
   • synchronized方法等同于synchronized(this)。
   • synchronized静态方法是synchronized(T.class)。
   • 既保证的原子性，又保证了可见性（不需要加volatile）。
   • 可重入锁：如果不可重入会发生死锁。父类中有一个synchronized方法m，子类中重写并在方法中调用super.m()，如果不可重入，会死锁（还是同一把锁，锁定的是子类对象，子类维护了一个指向父类对象的super指针）。
   • 注意：使用synchronized时，不能用String常量，Integer，Long。

异常与锁

　　程序在执行过程中，如果出现异常，默认情况锁会被释放，因此要非常小心的处理同步业务逻辑中的异常。