JAVA线程及简单同步实现的原理解析

JAVA线程及简单同步实现的原理解析

摘要： JAVA线程及简单同步实现的原理解析线程1、内容简介：　　本文主要讲述计算机中有关线程的相关内容，以及JAVA中关于线程的基础知识点，为之后的深刻学习作铺垫。若是你已是高手了，那么这篇文章并不适合你。

线程
1、内容简介：
　　本文主要讲述计算机中有关线程的相关内容，以及JAVA中关于线程的基础知识点，为之后的深刻学习作铺垫。若是你已是高手了，那么这篇文章并不适合你。
2、随笔正文：
一、计算机系统组成
　　计算机系统由计算机硬件系统和软件系统组成。咱们今天要说的线程和硬件系统中的cpu中央处理器，及软件系统中的操做系统，进程等有比较紧密的联系。操做系统是软件中比较特殊的存在，与硬件系统直接交互，其余程序（软件）运行在操做系统之上。
二、cpu简单说明
　　硬件系统中特别重要的一项就是处理器CPU，与咱们所说的线程有很是紧密的联系。cpu中有几项参数，以及如何查看该信息，在下文逐一说明：
块数：民用pc机，基本都是一块物理cpu，每块主板上只能装一块cpu。
核心数：也就是单块物理cpu是由几组处理芯片组，组成的。4核心 8核心等。
线程数：老款cpu都是单线程的，及一组芯片组只能运行一个线程。现款因特尔cpu大多支持超线程技术可支持多个逻辑线程。可是须要操做系统及相关编程语言的支持，JAVA相较C++在多线程方面能表现的更出色。
主频：单位GHZ（hz赫兹 每秒的周期性变更重复次数）在计算机中即高低电平变化一次，能够产生两个不一样的电信号0、1。以个人CPU I5-4200M 2.5GHZ 举例，及cpu能够每秒完成25亿次震荡！ 也就是说主频越高理论上计算能力越强，处理计算机指令越快。可是并不表明计算机总体运算速度约高，这点一般知足水桶效应，而cpu一直稳居长板地位。
缓存：cpu内置缓存，很小一般为几Mb至十几Mb，和cpu交互更频繁，速度也远高于普通运行内存，提升cpu处理能力的有效手段。
查看cpu参数指令：
DOS命令

三、关系梳理
　　操做系统，程序，进程，线程之间的关系梳理、
　　程序：是计算机上的静态代码，指令文件集合，是静态的存在。好比：QQ，LOL等
　　进程：程序的执行实体（过程），持有及分配资源的主体。chrome.ext,QQ.exe等执行进程。
　　线程：是进程中的劳动力，由进程建立，完成指定任务后结束。
　　关系：
　　　　操做系统 1 ——> n 程序 1 ——> n 进程 1 ——> n 线程
　　　　 平台　　　　　　　集合 　　　　资源 　　　　干活的
　　普通进程建立线程去完成指定的计算机指令，这个时候须要调用系统资源如cpu进行运算，可是用户线程并不能直接驱动硬件，而是经过操做系统去统一分配、控制硬件的使用。

四、进程、线程基本状态
　　五个基本状态，建立和终止不说了。计算机中的线程建立以后会进入就绪状态，当cpu为此线程分配时间片时，线程由就绪转为执行状态，开始干活，当时间片结束时回到就绪状态等待下次获取时间片，循环直到任务完成，当任务完成时，线程终止（死亡）。若在执行过程当中遇到耗时操做好比IO或者JAVA中的线程休眠等，会进入阻塞状态，阻塞结束会进入就绪状态继续排队等待被分配时间片。

五、JAVA中的线程
　　java中提供了两种方式去建立线程，继承类和实现接口。因为java中单继承机制的限制，大多数状况下使用实现Runnable接口的形式建立线程。
1 、继承Thread类
继承Thread类
二、实现Runnable接口
实现Runnable接口
三、线程的经常使用方法

1 start()
2 //启动线程，调用run方法
3 sleep()
4 //线程休眠，进入阻塞状态，让出时间片，但不会让出锁
5 Thread.currentThread()
6 //获取当前执行线程
7 wait/notify()
8 //仅能存在synchronized代码块中，wait线程休息，让出时间片，进入等待状态,notify()唤醒该线程；该方法存在重载
9 join()
10 //等待此线程执行完毕
11 setDaemon()
12 //设置守护线程，守护线程是服务线程，当用户线程结束，守护线程自动结束
13 yield()
14 //主动让出时间片给其余线程
15 interrupt()
16 //中断线程，不推荐
17 get/setId()
18 //设置获取线程id
19 get/setName()
20 //设置获取线程名
21 get/setPriority()
22 //设置获取线程优先级，理论上优先级越高，获取时间片的几率越大，默认是5最高10最小1
复制代码
四、JAVA中的线程状态图
五、线程练习
简单模拟多线程购票业务
售票业务
　　在不作任何控制的状况下，出错的概率很小，我反复测试几回，结果基本都正确！分析缘由：业务自己相对简单，没有耗时操做，每一个时间片基本能保证线程将本次任务执行完毕！也就是将票数减一并打印内容。
　　为了模拟在售票前双方的问询阶段及付款阶段的等待，在售票前(后)加入Thread.sleep(ms) 模拟耗时操做。
加入线程休眠
　　改动后系统出现bug同一张票被售出了屡次，而且可能将票卖出负数。究其缘由：线程之间的数据争用问题，咱们将引入JAVA内存模型进行分析(图片来自网络侵删)
　　首先咱们须要知道几个概念，以下：
　　共享变量：主内存中存在被多个线程同时用到的变量，在多个线程中存在相应副本变量。
　　可见性：线程对共享变量的值进行修改，可否被其余线程可见。
　　变量访问规则：　　 一、线程对共享变量的操做只能在本身工做内存中的副本。
　　　　　　　　　　　　二、工做内存中的变量变化须要经过主内存传递。
六、实现同步
　　实现同步即实现共享变量可见性，工做内存1 ——> 主内存 ——>工做内存2，在数据传递的两个环节中出现问题都会对同步形成影响，从而影响执行结果。
　　synchronized实现同步
　　synchronized 能够实现指令的原子性，及共享变量的可见性。
　　原子性：synchronize修饰的方法或者代码块会获取互斥锁，保证同一时间只能有一个对象访问该方法或代码块，将其做为一个总体，保证了原子性。
​ 　　可见性：加锁后，先清空工做内存，同步主内存中的共享变量。解锁前，先将工做内存中的变量同步到主内存，再释放锁。
　　因此结合上述例子，为sellTickets()方法加锁便可实现同步；或者对核心代码片断加锁；
复制代码
private synchronized boolean sellTickets() { //… 省略中间代码
}
　　//或者以下实现
　　
synchronized(this){
[Java] 纯文本查看 复制代码
?
1
//this指的是调用sellTickets()的对象
}

七、volatile关键字
　　共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰以后，那么就具有了两层语义：
　　原理：被volatile修饰的变量所生成汇编代码时有lock前缀，生成"内存屏障"。
　　　　1）保证了不一样线程对这个变量进行操做时的可见性，即工做内存中的变量值在修改后会被当即同步到主内存中；
　　　　2）而且使其余线程中的缓存无效，这样当其余线程在访问共享变量时就必须取主内存中获取；
　　　　3）禁止进行指令重排序；
　　综上所述，volatile能够保证可见性，但不能保证原子性；
　　举例分析：

volatile int number = 0 ;
number ++ ；
/*
[Java] 纯文本查看 复制代码
?

操做能够解析成三步: 1.获取number中的值

2.计算加1操做 
              3.number = 0 + 1；

在一个时间片中，虽然volatile修饰的number必定会被当即同步到主内存中，但不能保证完整执行这三步，因此不能保证++操做的原子性 。
原文地址https://www.cnblogs.com/lijiz...