JUC 简介

JUC 就是 java.util .concurrent 工具包的简称。这是一个处理线程的工具包，JDK 1.5 开始出现的。

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。

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。进程是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。线程是程序执行的最小单位。

线程的状态

线程状态枚举类

进入查看Thread.State

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public enum State {
    /**
     * 尚未启动的线程的线程状态。
     */
    NEW,

    /**
     * 可运行线程的线程状态
     * 处于可运行状态的线程正在Java虚拟机中执行
     * 但它可能正在等待操作系统的其他资源，如处理器。
     */
    RUNNABLE,

    /**
     * 等待监视器锁定而阻塞的线程的线程状态
     * 处于阻塞状态的线程正在等待监视器锁进入同步块/方法或调用后重新进入同步块/方法
     * {@link Object#wait() Object.wait}.
     */
    BLOCKED,

    /**
     * 等待线程的线程状态。线程处于等待状态
     *
     * 对象正在等待另一个线程调用
     */
    WAITING,

    /**
     * 指定等待时间的线程状态。
     * 线程由于调用其中之一而处于定时等待状态
     */
    TIMED_WAITING,

    /**
     *
     * 终止线程的线程状态
     * 线程已经完成执行
     */
    TERMINATED;
}
  • NEW：新创建了一个线程对象
  • RUNNABLE：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取 CPU 的使用权
  • BLOCKED：阻塞状态是线程因为某种原因放弃 CPU 使用权，暂时停止运行
  • WAITING：线程在无限等待唤醒
  • TIMED_WAITING：线程在等待唤醒，但设置了时限
  • TERMINATED：总结

线程 5 种状态

  • 新建状态（New） ：新创建了一个线程对象。

  • 就绪状态（Runnable） ：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取 CPU 的使用权。

  • 运行状态（Running）： 就绪状态的线程获取了 CPU，执行程序代码。

  • 阻塞状态（Blocked）： 阻塞状态是线程因为某种原因放弃 CPU 使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：

    • 等待阻塞：运行的线程执行 wait()方法，JVM 会把该线程放入等待池中。
    • 同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池中。
    • 其他阻塞：运行的线程执行 sleep()或 join()方法，或者发出了 I/O 请求时，JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

  • 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了 run()方法，该线程结束生命周期。

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；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。
waitsleep
同步只能在同步上下文中调用 wait 方法,否则或抛出 llegalMonitorStateException 异常不需要在同步方法或同步块中调用
作用对象wait 方法定义在 Object 类中,作用于对象本身sleep 方法定义在 java.lang.Thread 中,作用于当前线程
释放锁资源是否
唤醒条件其他线程调用对象的 notify()或者 notifyAll()方法超时或者调用 interrupt()方法体
方法属性wait 是实例方法sleep 是静态方法

并行和串行

  • 串行：一次只能取得一个任务并执行这一个任务
  • 并行：可以同时通过多进程/多线程的方式取得多个任务，并以多进程或多线程的方式同时执行这些任务
  • 注意点：
    • 如果是单进程/单线程的并行，那么效率比串行更差
    • 如果只有单核 cpu，多进程并行并没有提高效率
    • 从任务队列上看，由于同时从队列中取得多个任务并执行，相当于将一个长任务队列变成了短队列

并发：

  • 并发是一种现象：同时运行多个程序或多个任务需要被处理的现象

  • 这些任务可能是并行执行的，也可能是串行执行的，和 CPU 核心数无关，是操作系统进程调度和 CPU 上下文切换达到的结果

  • 解决大并发的一个思路是将大任务分解成多个小任务：

    • 可能要使用一些数据结构来避免切分成多个小任务带来的问题

    • 可以多进程/多线程并行的方式去执行这些小任务达到高效率

    • 或者以单进程/单线程配合多路复用执行这些小任务来达到高效率