[短文速读 -5] 多线程编程引子：进程、线程、线程安全

前言

最近在总结《Java多线程编程核心技术》这本书。实话实说：多线程编程核心技术，这些字眼属实有些夸大。

可是也不能由于此，就直接否定了书籍自己的价值。这是一篇比较适合入门阅读的书籍。和我最近在尝试写的文章有类似之处，也就是尽力让知识点，少思考性而多阅读性。

所以接下来会将这本书的内容，揉到个人接下来的文章中，旨在：真正能在碎片化时代下，进行有效学习。

爱因斯坦：“若是你不能简单地解释同样东西，说明你没真正理解它。”

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[短文速读 -5] 多线程编程引子：进程、线程、线程安全

正文

毫无疑问，一切的开始。确定是先介绍介绍概念性的东西。主题是线程，可是谈到线程，势必不能忘了进程。所以让咱们先来聊一聊线程和进程的概念。

接下来让咱们有请文章一向的主角：小A和MDove出场~

进程和线程

小A：MDove，我最近在思考一个问题，多线程多线程。那到底什么是多线程呢？

MDove：想要理解多线程，其实就要不得不提一提：进程，以及进程和线程之间的关系。

一个比较通俗且常见的解释：进程：操做系统分配资源的基本单位；线程：操做系统调度最小单位。

稍稍学院派的解释：

来自《如今操做系统（第4版）》 + 维基百科 + 百度百科

进程:

• 进程的本质是正在执行的一个程序,进程基本上上容纳运行一个程序所须要的全部信息的容器。
• 在当代多数操做系统中，进程自己不是基本运行单位，而是线程的容器。程序自己只是指令、数据及其组织形式的描述，进程才是程序的真正运行实例。
• 早期面向进程设计的计算机结构中，进程是系统进行资源分配和调度的基本单位。

小A：哦？既然进程是程序的实体，那么只要进程不就好了？

MDove：这固然是没有问题啦。可是，一个致命的问题，你们都追求快，更快，很是快！

小A：不不不不不，我就追求慢，坚挺~

MDove：坚挺是吧，你这么秀，你怎么不去Tokyo Hot？搁这给我扯犊子。学不学了？不学你去找加藤鹰去。

小A：学学学，个人理解：是否是线程比进程占用资源更少？

MDove：其实关于消耗资源这个问题很难回答。好比Linux、Windows对进程和线程的设计就是不一样的。若是从Linux的角度出发，进程和线程不管是建立仍是上下文切换其实不在极端状况下，所谓的性能仍是资源，差距并非很大。差距比较大的一点是：进程是内存独立，而线程内存共享。

MDove：固然，两者均可以悄摸得去作一些事情，但不一样点在于：进程间通信，远比线程间通信复杂的。所以在上层高级语言的设计上，线程便成了不错的用于后台完成耗时操做的一个工具。可是不能否认的一点，多进程一样扮演者举足轻重的角色！打个比方，单进程的程序，若是杀死这个进程那么这个进程所依附的全部线程所有死亡。而多进程则不怕，毕竟彼此是独立运行的进程，所以多进程在拉活方面有着不俗的战斗力。

小A：哦~原来如此，那能够聊一聊线程么？

MDove：好的，接下来让咱们看一看线程。

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线程：

• 是操做系统可以进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运做单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中能够并发多个线程，每条线程并行执行不一样的任务。
• 线程能够为操做系统内核调度的内核线程；由用户进程自行调度的用户线程。

MDove：举个小例子：打开咱们计算机上的任务管理器时，进程Tab页上，咱们看到的就是进程；而独立进程程序的子任务就是线程（不绝对，也能够存在多进程的程序）。好比：QQ运行时（进程），就有不少子任务（线程）在同时运行：你即能一遍和基友视频，一遍还能和其余基友文字聊天这就体现了多线程，其中每一项子任务均可以理解为线程。

MDove：对于咱们开发者来讲线程是一个很常见的概念。对于Java后台来讲，可以熟练的掌握对多线程的使用。能够说是掌握核心科技同样。

小A：？？？听你这么说，多线程没什么难的呀？

多线程的弊端

MDove：初生牛犊不怕虎，但你要明白，虎终究是虎。多线程的一大难点在于线程安全问题。由于内存共享的缘由，致使了线程刷新内存的滞后性。

小A：？？？什么意思？？？

MDove：打个比方，在Java线程模型中：每一个线程运行时，都会把主内存中的变量值复制到本身的工做内存当中，当本身执行完毕后，在把计算完毕的工做内存中的变量，反过来赋值给主内存。

小A：嗯？这好像没什么问题啊？

MDove：没问题？问题大了去了！我们举一个花钱的例子：如今我们帐本上有十个亿。你是一个线程，我是一个线程。

• 我先执行了，我拿了一个亿，去建设了一下社会主义核心价值观，而后我在个人帐本里记了一下帐：我拿了1个亿，手头还有9个亿。

此时我们的帐本还剩9个亿。

• 接下来，你也出动了，你拿了9个亿中的一个亿，你也在你的帐本里记了一下帐：我拿了1个亿，还有8个亿。而后你去吸烟喝酒烫头了。

此时我们的帐本还剩8个亿。

• 这个时候我干完了个人事，我花了5千万，还剩5千万。而后对于我来讲个人帐本变成了，还有9亿5千万。此时我把个人帐本写到了我们们公共帐本里...

小A：等会等会？你想啥呢？钱越花越多了！我都拿走1个亿了，你那咋还9个亿呢？你就不会同步一个个人帐本么？

MDove：没错呀，我就不会同步一个你的帐本呀！这就是多线程的问题因此。由于每一个线程是独立运行的，谁都无论谁，所以，如何同步线程之间的数据便成了相当重要的一点！

小A：这么一说我就明白了，那怎么同步呢？

保证线程安全

可见性，原子性

MDove：其实刚才的问题就出如今帐本的不一样步上，所以若是咱们可以解决帐本的同步问题，理论上就能够解决我们的线程安全问题。固然你能够用一些手段通知我，让我更新个人帐本（可见性）。可是仍存在问题，若是咱们写帐本的操做是个多步骤的复杂操做，可能就会存在问题了，由于这个里每一步通存在同步问题，只有当咱们的写帐本操做是一个单一操做（原子性）那么这种作法就是没有问题的。

小A：局限还挺多，那有没有其余方式呢？

加锁

MDove：接下来讲一个加锁的方式。举个我们上厕所的例子。咱们不少人都要上厕所，若是咱们的厕所没有任何措施，那么画面简直没法想象。所以，我们...那啥...大号...的时候，都会把门锁上。其余人一看门锁上了，也就只好默默的憋一会。

MDove：当咱们解决后，打开门，其余人就能够尽情释放了。

那么这个过程就至关于：一个线程在操做一个变量时，直接把这个变量锁起来。其余线程只能等着，所以确定就不会存在多个线程同时操做变量的问题了。

线程优先级

小A：那么接下来就是队伍中第一我的去...那啥么？

MDove：固然不是，线程的世界可没有什么先来后到。而是按线程的优先级去排列。那么若是没有优先级，那就看谁的拳头更硬谁的运气更好了。

小A：好残暴，那有没有顺利排列的可能性呢？那咱们可不能够本身固定一个顺序去开启线程的执行呢？

线程执行顺序

MDove：咱们固然能够指定一种策略去顺序的start咱们的线程，可是咱们只能保证线程start的顺序，没办法保证线程调度的顺序。由于对于线程来讲，何时可以得到操做系统的宠幸那是不肯定的。所以线程会有多种状态：

• 新建（NEW），表示线程被建立出来还没真正启动的状态。

• 就绪（RUNNABLE），表示该线程已经在 JVM 中执行，固然因为执行须要计算资源，它多是正在运行，也可能还在等待系统分配给它 CPU 片断，在就绪队列里面排队。

• 阻塞（BLOCKED），阻塞表示线程在等待锁释放。好比，线程试图去获取某个锁，可是其余线程已经独占了，那么当前线程就会处于阻塞状态。

• 等待（WAITING），表示正在等待其余线程采起某些操做。。

• 终止（TERMINATED），不论是意外退出仍是正常执行结束，线程已经完成使命，终止运行。

固然也能够加上一个：运行(RUNNING)：可运行状态(RUNNABLE)的线程得到了CPU时间片，开始执行代码。

分段锁

MDove：我们再回到那个厕所的例子。咱们平常中...厕所确定不止一个坑位，通常会有好几个。毕竟都是解决一样的问题，没有只设置一个坑位的道理。

MDove：因此对于咱们程序来讲也是如此，在面对类型的场景也会有相似的实现，这个方式就叫作分段锁。好比：ConcurrentHashMap，JDK1.8版本以前的设计。

MDove：固然关于锁这个话题，其实水是很深的。咱们嘚吧嘚说了这么多，其实就是在解决多线程安全问题。所以明白了吧，多线程是一个值得深刻学习的内容。

小A：学的我热血沸腾的，接下来教教我，Java中对线程的使用吧！

MDove：别急，聊了这么久厕所的话题，容我上个厕所，我们下期再来聊一聊线程的使用。

剧终

我是一个应届生，最近和朋友们维护了一个公众号，内容是咱们在从应届生过渡到开发这一路所踩过的坑，以及咱们一步步学习的记录，若是感兴趣的朋友能够关注一下，一同加油~