写在博客之前

进程与线程

进程

是什么？

在linux是用命令ps aux可以查看正在运行的进程

进程是程序的一次执行过程。在Java中，每次程序运行至少启动两个线程，一个main线程，一个是垃圾收集进程。在比如打开一个浏览器时，系统会创建一个进程，打开一个新的标签页相当于创建了一个线程，一个进程可以拥有多个线程。

线程

是什么？

线程是比进程更小的执行单位，一个进程包含多个线程，线程处理细小的任务，线程被称为是轻量级的线程。

线程生命周期

新建

new关键字创建了一个线程之后，线程就处于新建状态，

jvm为线程分配内存，初始化成员变量值。

就绪

当线程对象调用了start() 方法之后，该线程就处于就绪状态，就绪态的线程只缺少处理器资源就可以运行了；

jvm为线程创建方法栈和程序技术器，等待线程调度器调度。

运行

就绪态的线程获得cpu资源，开始运行run()，此时线程进入运行状态。

阻塞

线程可以主动或被动放弃cpu资源，进入阻塞状态

• 线程调用sleep()主动放弃cpu
• 线程等待io
• 线程尝试获得一个同步锁，但是该同步锁被其他线程所占用
• 线程在等待某个通知(notify)
• 程序调用了线程的suspend()方法将线程挂起。该方法容易导致死锁。

死亡

线程可能有以下3种方式死亡

• run()或call()方法执行完成，线程正常结束。
• 线程执行出错，抛出异常
• 调用stop()方法结束线程，该方法容易产生死锁。

线程安全

若一个程序使用了多个线程，它每次的运行结果和只使用单线程的结果是一样的，那么就称为线程安全的。若一个程序中对同一个变量有读和写两个线程，因为我们不知道这两个线程的执行顺序，先执行读和先执行写的两个进程读出来的结果是不一样的，这就是线程不安全。

例子：多个窗口进行售票，在程序中一个窗口绑定一个线程运行，若没有适当的线程同步措施，可能会造成一张票被售出多次的情况。

线程的同步方法

• 同步代码块（synchronized）
• 同步方法（synchronized）
• 同步锁（ReenreantLock）
• 特殊域变量（volatile）
• 局部变量（ThreadLocal）
• 阻塞队列（LinkedBlockingQueue）
• 原子变量（Atomic*）

同步代码块（synchronized）

synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对该区块的资源进行互斥访问。

synchronized(同步锁){
    需要同步的代码
}

同步锁

多个线程使用同一把锁，在一个线程拥有同步锁的时候，该线程就可以进入代码块，其他线程只能在外面等着。

同步方法（synchronized）

public synchronized void methon(){
     需要同步的代码
}

同步锁（ReenreantLock）

public void lock();            // 开启同步锁
public void unlock();   // 释放同步锁

try{
    lock();
    ....
}finally{
    unlock();
}

死锁

死锁是多个线程互相抢占资源的造成的一种僵局，导致线程之间相互等待，若没有外力作用，线程将永远等待下去。

死锁产生的必要条件

若产生死锁，则下面条件必然成立。

• 互斥条件，即进程对所分配的进程
• 不可剥夺条件
• 占有并请求条件
• 循环等待条件

####　死锁预防

防止死锁产生的四个必要条件成立即可。

死锁避免

• 有序资源分配法
• 银行家算法
• 顺序加锁
• 限时加锁

死锁检测

预防和避免死锁系统开销大且不能充分利用资源，更好的方法是不采取任何限制性措施，而是提供检测和解脱死锁的手段，这就是死锁检测和恢复。

死锁检测数据结构：

• E是现有资源向量（existing resource vector），代码每种已存在资源的总数
• A是可用资源向量（available resource vector），那么Ai表示当前可供使用的资源数（即没有被分配的资源）
• C是当前分配矩阵（current allocation matrix），C的第i行代表Pi当前所持有的每一种类型资源的资源数
• R是请求矩阵（request matrix），R的每一行代表P所需要的资源的数量

死锁检测步骤

• 寻找一个没有结束标记的进程Pi，对于它而言R矩阵的第i行向量小于或等于A。

• 如果找到了这样一个进程，执行该进程，然后将C矩阵的第i行向量加到A中，标记该进程，并转到第1步

• 如果没有这样的进程，那么算法终止

• 算法结束时，所有没有标记过的进程都是死锁进程。

死锁恢复

• 利用抢占资源恢复，即临时将某个资源从它的当前所属进程转移到另一个进程，相当于破坏了死锁产生的必要条件的不可剥夺条件。
• 利用回滚恢复，周期性的将进程的状态进行备份，当发现进程死锁后，根据备份将进程复位到一个更早的，还没有取得所需资源的状态，接着就把这些资源分配给其他进程。
• 通过杀死进程恢复，直接将一个或多个进程杀死，相当于破坏了循环等待条件。

多线程特性

当线程参与计算时，原始的数据来自内存，在计算过程中，有些数据可能被频繁读取，这些数据被临时存储在寄存器和高速缓存中，当线程完成计算任务后，这些缓存的数据会写回内存。

当多个线程同时读写某个内存数据时，就会产生多线程并发问题，解决这些问题涉及到多线程编程的三个特性：原子性，有序性，可见性。

多线程编程应该满足三个特性：原子性，可见性，有序性。

原子性

一个或多个操作要么全部执行成功要么就都不执行。

可见性

当多个线程访问同一变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程应该能够立即看到修改的值。

有序性

程序的执行顺序按照代码的先后顺序执行。

多线程控制类

为了保证多线程的三个特性，Ｊａｖａ引入了很多线程控制机制：

• ThreadLocal
• 原子类
• Lock类
• Volatile关键字

ThreadLocal

未完待续～

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