程序运行时架构

  • 程序是静态的。
  • 程序运行起来以后，被称作进程。

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操作系统多任务运行环境

钉钉，微信，QQ 音乐，同时可以运行，为什么呢？

计算机的 CPU 核心数是有限的。但是，服务器可以同时处理数以百计甚至数以千计的并发用户请求。

那么，计算机如何做到的？

  • 进程分时执行。

进程的运行期状态

运行

运行：当一个进程在 CPU 上进行时，则称该进程处于运行状态。

处于运行状态的进程数目小于等于 CPU 的数目。

就绪

就绪：当一个进程获得了除 CPU 以外的一切所需资源，只要得到 CPU 即可运行，则称此进程处于就绪状态，就绪状态有时候也被称为等待运行状态。

阻塞

阻塞：也称为等待或睡眠状态，当一个进程正在等待某一事件发生（例如等待 I/O 完成，等待锁…）而暂时停止运行，这时即使把 CPU 分配给进程也无法运行，故称该进程处于阻塞状态。

进程 VS 线程

计算机 — 虚拟机进程 — Java 线程

不同进程轮流在 CPU 是哪个执行，每次都要进行进程间 CPU 切换，代价非常大。因此服务器应用通常是单进程多线程。

进程从操作系统获得基本的内存空间，所有的线程共享着进程的内存地址空间。

而每个线程也会拥有自己私有的内存地址范围，其他线程不能访问。

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线程栈

  1. void f(){
  2.     int x = g(1);
  3.     x++;// g 函数返回，当前堆栈顶部为 f 函数栈帧，在当前栈帧继续执行 f 函数的代码
  4. }
  6. int g(int x){
  7.     return x + 1;
  8. }

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stackoverflow 栈溢出，栈帧放满了，就会溢出，溢出常见原因：

  • 栈空间开小
  • 递归调用

Java Web 应用多线程运行时视图

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  1. java org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start

Tomcat 为每个用户请求分配一个线程。

线程安全

当某些代码修改内存堆（进程共享内存）里的数据的时候，如果有多个线程在同时执行，就可能会出现同时修改数据的情况。

比如，两个线程同时对一个堆中的数据执行 +1
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临界区

多个线程访问共享资源的这段代码被称为 临界区，解决线程安全问题的主要方法是使用锁，将临界区的代码加锁，只有获得锁的线程才能执行临界区代码。

  1. lock.lock();//线程获得锁
  2. i++;//临界区代码，i 位于堆中
  3. lock.unlock();//线程释放锁

阻塞导致高并发系统崩溃

锁（IO）会引起线程阻塞。阻塞导致线程既不能继续执行，也不能释放资源。进而导致资源耗尽。最终导致系统崩溃。

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避免阻塞引起的崩溃

  • 限流：控制进入计算机的请求数，进而减少创建的线程数。
  • 降级：关闭部分功能程序的执行，尽早释放线程。
  • 避免阻塞：异步 IO；无临界区（Actor模型）