线程相关学习记录(1)

news2024/9/24 9:20:46

认识线程

什么是线程

进程：正常电脑中启动的某个程序应用，并且会获得计算机分配的资源（cpu，内存，硬件设备）
线程：进程中为了完成某个功能，内部划分出的不同的资源分配单位。通常在多线程OS中，线程是计算机分配处理器的单位。当程序应用创建出的线程需要使用硬件设备，进行I/O读写文件的时候，就需要从用户级程切换为内核级线程，内核级线程是操作系统直接进行管理和调度的。

线程模型

线程模型：用户级线程和内核级线程之间的对应关系。

多对一：

在这里插入图片描述

在多对一模型中，多个用户级线程映射到某一个内核线程上
线程管理由用户空间中的线程库处理，这非常有效
但是，如果进行了阻塞系统调用，那么即使其他用户线程能够继续，整个进程也会阻塞
由于单个内核线程只能在单个 CPU 上运行，因此多对一模型不允许在多个 CPU 之间拆分单个进程

从并发性角度来总结下，虽然多对一模型允许开发人员创建任意多的用户线程，但是由于内核只能一次调度一个线程，所以并未增加并发性。现在已经几乎没有操作系统来使用这个模型了，因为它无法利用多个处理核。

一对一：

在这里插入图片描述

一对一模型克服了多对一模型的问题，因为有多个内核级线程，所以可以在多个cpu之间切割任务
一对一模型创建一个单独的内核线程来处理每个用户线程，操作系统来管理和调度
但是，管理一对一模型的开销更大，涉及更多开销和减慢系统速度
此模型的大多数实现都限制了可以创建的线程数

多对多：

在这里插入图片描述

多对多模型将任意数量的用户线程复用到相同或更少数量的内核线程上，结合了一对一和多对一模型的最佳特性
用户对创建的线程数没有限制
阻止内核系统调用不会阻止整个进程
进程可以分布在多个处理器上
可以为各个进程分配可变数量的内核线程，具体取决于存在的 CPU 数量和其他因素

java线程和操作系统的线程的区别

java线程在不同的操作系统中有不同的实现方式，Linux下是基于pthread库实现的轻量级进程，Windows下是原生的系统Win32
API提供系统调用从而实现多线程，所以本质上java线程就是基于操作系统的线程

java线程状态

查看java.lang.Thread类的源码，可以发现java中的线程状态有六种：

在这里插入图片描述

  // 尚未启动的线程的线程状态。
        NEW,

        /**
         * 可运行线程的线程状态。可运行的线程状态在Java虚拟机中执行，但可能正在等待来自操作系统的其他资源，例如处理器。
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * 该线程被阻止等待监视器锁定。处于阻塞状态的线程正在等待监视器锁定
         * 等待进入同步块/方法，或调用Object.wait()方法之后被重新唤醒等待进入同步块/方法
         * 调用wait方法之后的线程状态变化历程为：   WAITING--> RUNNABLE ---->  BLOCKED
         */
        BLOCKED,

        /**
         * 线程变为WAITING状态可能是因为调用了
         * Object.wait()方法   （没有超时参数）
         * Thread.join()      （没有超时参数）
         * LockSupport.park()
         */
        WAITING,

        /**
         *
         * 定时等待，在WAITING状态的基础指定了时长，可能是调用下面的方法
         * Thread.sleep(long millis)
         *  Object.wait(long timeout)
         *  Thread.join(long millis)
         *  LockSupport.parkNanos(Object blocker, long nanos)
         *  LockSupport.parkUntil(Object blocker, long deadline)
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * 完成执行
         */
        TERMINATED;

Thread类常用方法

start/run方法：

run方法是实际线程运行代码逻辑的方法，是从实现Runnable接口中得来的，但是如果直接调用run方法并不会启动一个线程，而是一个普通的调用对象实例的方法；

start方法才是真正启动一个线程的方法，start方法是用native关键字修饰的方法，表明是一个本地方法。我理解的本地方法就是用其他语言写好的一个方法，加上native关键字之后就会区分出本地方法，在JVM内存模型中有一个特定的区域就是本地方法栈，是线程私有的区域。在这个native方法中，应该会去创建一个线程并去调用写好的run方法。

sleep / yield

调用sleep方法之后线程状态会变为TIMED_WAITING状态，线程会放弃CPU资源，但是不会放弃锁，
调用yield无参方法之后线程会进入WAITING状态，但是如果调用的是yield有参方法，则会进入TIMED_WAITING状态；
yield虽然也会放弃cpu资源，但是会倾向于让更高优先级的线程先执行。

interrupt方法

使用interrupt方法会将线程的是否中断标志设为true，但是我看这个方法的源码里并没有这个设置过程，在Thread也没有找到这个中断标志位，而是去调用了一个native方法去完成这个工作。
如果当前线程已经处于BLOCKED，WAITING，TIMED_WAITING状态，再去调用这个线程的interrupt方法，会抛出InterruptedException异常，可以在捕获这个异常的catch块中做结束动作，同样的如果线程已经调用了inerrupt方法，再去进入BLOCKED，WAITING，TIMED_WAITING状态也会抛出同样的异常。