程序、进程、线程

程序

概念：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态代码

进程

概念：是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有其自身的产生、存在、消亡的过程。——生命周期
说明：进程作为资源分配单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

线程

概念：进程可以进一步细分为线程，是程序内部的一条执行路径
说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器，线程切换的开销小
内存结构：

进程可以细化为多个线程
每个线程拥有自己独立的：栈、程序计数器
多个线程，共享同一个进程中的机构：方法区和堆

线程的生命周期

多线程

优势

• 提高程序的运行性能
• 充分利用系统的处理能力，提高系统资源利用率
• 提高系统响应性，同时处理多个任务

  问题

1. 线程安全问题：对共享数据的操作可能得到不同的结果

• 如++i操作，先去i再加1再写回，并发线程可能会同时写回造成数据错误
• if-then-do 竞争条件使得多个线程同时进入条件进行数据的重复添加

1. 活跃性问题：加锁解锁可能导致线程死锁

• 不同的线程分别占用对方需要的共享资源不放弃，都在等对方释放自己需要的共享资源，就形成了死锁
• 出现死锁后，不会出现异常、提示，只是所有线程都在阻塞状态，无法继续
• 预防死锁的原则：所有的线程都按照相同的顺序获得资源的锁

1. 性能问题：多个线程并发执行，线程切换会有一定的损耗

   Thread

   Java中只有这么⼀种东⻄代表线程
   start⽅法才能并发执⾏！
   每多开⼀个线程，就多⼀个执⾏流
   ⽅法栈(局部变量)是线程私有的
   静态变量/类变量是被所有线程共享的
   

   解决线程安全问题：

   在java中通过同步机制，解决线程安全问题
   同步解决了线程安全问题，操作同步代码时，其他线程等待，相当于一个单线程的过程，效率低

   实现线程安全的基本手段

   1.不可变类

   Integer
   String

   2.同步块、同步方法

2. 同步代码块

   private static final Object lock =new Object();
   synchronized(一个对象){
   //操作共享数据的代码
   }

3. 同步方法 ``` public synchronized void threadTest(){ //操作共享数据 } //等价于 public void threadTest(){ synchronized(this){ //操作共享数据 }

``` 实例的synchronnized⽅法把该实例当成锁
Static synchronized⽅法 把Class对象当成锁

1. Collections.synchronized

   将集合中的方法用synchronized方法包起来，使这个方法成为线程安全的，但调用不同的方法还是会出问题，就需要使用同步方法的方式

2. JUC包

• AtomicInteger

• ConcurrentHashMap

  任何使⽤HashMap有线程安全问题的地⽅ 都⽆脑地使⽤ConcurrentHashMap替换即可。

• ReentrantLock 可重入锁

在不同的地方加锁解锁

ThreadLocal

Java 里一种特殊变量
是线程本地存储，在每个线程中都创建了一个 ThreadLocalMap 对象，每个线程可以访问自己内部 ThreadLocalMap 对象内的 value。
它是一个线程级别变量，每个线程都有一个 ThreadLocal 就是每个线程都拥有了自己独立的一个变量，竞态条件被彻底消除了，在并发模式下是绝对安全的变量。 可以通过 ThreadLocal value = new ThreadLocal (); 来使用。

线程池

为什么要使用线程池？

果要执行的任务很多，每个任务都需要一个线程的话，那么频繁的创建、销毁线程会比较耗性能。有了线程池就不要创建更多的线程来完成任务，因为线程可以重用，另外，如果无限制的创建大量的线程，大量的线程会占用内存资源并且可能会导致Out of Memory。

线程池类ThreadPoolExecutor的参数

原文链接：https://blog.csdn.net/ye17186/article/details/89467919

1.corePoolSize：核心线程数

• 核心线程会一直存活，即使没有任务需要执行
• 当线程数小于核心线程数时，即使有线程空闲，线程池也会优先创建新线程处理

• 设置allowCoreThreadTimeout=true，核心线程会超时关闭，默认是false

  2.queueCapacity：阻塞队列workQueue的大小

• 当核心线程数达到最大时，新任务会放在队列中排队等待执行

  3.maxPoolSize：最大线程数

  当前线程数达到corePoolSize后，如果继续有任务被提交到线程池，会将任务缓存到工作队列中。如果队列也已满，则会去创建一个新线程来出来这个处理。线程池不会无限制的去创建新线程，它会有一个最大线程数量的限制，这个数量即由maximunPoolSize指定。

  4.keepAliveTime 空闲线程存活时间

  一个线程如果处于空闲状态，并且当前的线程数量大于corePoolSize，那么在指定时间后，这个空闲线程会被销毁，这里的指定时间由keepAliveTime来设定

  5.unit 空闲线程存活时间单位

  keepAliveTime的计量单位

  6.workQueue 工作队列

  新任务被提交后，会先进入到此工作队列中，任务调度时再从队列中取出任务。jdk中提供了四种工作队列：

• ArrayBlockingQueue

基于数组的有界阻塞队列，按FIFO排序。新任务进来后，会放到该队列的队尾，有界的数组可以防止资源耗尽问题。当线程池中线程数量达到corePoolSize后，再有新任务进来，则会将任务放入该队列的队尾，等待被调度。如果队列已经是满的，则创建一个新线程，如果线程数量已经达到maxPoolSize，则会执行拒绝策略。

• LinkedBlockingQuene

基于链表的无界阻塞队列（其实最大容量为Interger.MAX），按照FIFO排序。由于该队列的近似无界性，当线程池中线程数量达到corePoolSize后，再有新任务进来，会一直存入该队列，而基本不会去创建新线程直到maxPoolSize（很难达到Interger.MAX这个数），因此使用该工作队列时，参数maxPoolSize其实是不起作用的。

• SynchronousQuene

一个不缓存任务的阻塞队列，生产者放入一个任务必须等到消费者取出这个任务。也就是说新任务进来时，不会缓存，而是直接被调度执行该任务，如果没有可用线程，则创建新线程，如果线程数量达到maxPoolSize，则执行拒绝策略。

• PriorityBlockingQueue

具有优先级的无界阻塞队列，优先级通过参数Comparator实现。

应用场景

1. CPU密集型 不适合使用，多线程带来的提升有限
2. IO密集型

• 网络IO
• 文件IO