JUC前置知識

vbcjnmkk發表於2024-09-01

JUC前置知識
JUC概述
在開發語言中，執行緒部分是重點，JUC是關於執行緒的。JUC是java.util.concurrent工具包的簡稱。這是一個處理執行緒的工具包，JDK1.5開始出現的。

執行緒和程序
執行緒和程序的概念
程序(process): 是計算機的程式關於某資料集合上的一次允許活動，是作業系統進行資源分配和任務排程的最小單位，是作業系統的基礎。在當代面向執行緒設計的計算機結構中，程序是執行緒的容器。程式是指令，資料及其組織形式的描述，程序是程式的實體。
執行緒(thread): 是作業系統或CPU核心能夠進行排程的最小單位。被包含在程序中，是程序中的實際執行單位。一條執行緒指的是程序中一個單一順序的控制流，一個程序中可以有多個執行緒，每個執行緒執行不同的任務。

總結
程序，是在系統中正在執行的一個應用程式，程式一旦執行就是程序，也是作業系統資源分配的最小單位。
執行緒，是CPU(Central Processing Unit縮寫)核心(現代計算機的CPU可以有多個CPU核心，俗稱的4核，8核等)進行資源排程的最小單位，或者說程序內獨立執行的一個執行流單元，也是程式執行的最小單位。

執行緒的狀態
執行緒狀態類
public enum State {
/**
* Thread state for a thread which has not yet started.
*/
//新建
NEW,

    /**
     * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
     * state is executing in the Java virtual machine but it may
     * be waiting for other resources from the operating system
     * such as processor.
     */
 	//準備就緒，可以執行
    RUNNABLE,

    /**
     * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
     * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
     * to enter a synchronized block/method or
     * reenter a synchronized block/method after calling
     * {@link Object#wait() Object.wait}.
     */
 	//阻塞
    BLOCKED,

    /**
     * Thread state for a waiting thread.
     * A thread is in the waiting state due to calling one of the
     * following methods:
     * <ul>
     *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
     *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
     *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
     * </ul>
     *
     * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
     * perform a particular action.
     *
     * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
     * on an object is waiting for another thread to call
     * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
     * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
     * is waiting for a specified thread to terminate.
     */
 	//等待，不見不散
    WAITING,

    /**
     * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
     * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
     * the following methods with a specified positive waiting time:
     * <ul>
     *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
     *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
     *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
     *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
     *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
     * </ul>
     */
 	//定時等待，過時不候
    TIMED_WAITING,

    /**
     * Thread state for a terminated thread.
     * The thread has completed execution.
     */
 	//停止，終止
    TERMINATED;
}

wait和sleep方法的區別
1.sleep是Thread類的靜態方法，wait是Object類的方法，任何物件例項都能呼叫。
2.sleep不會釋放鎖，也不需要佔有鎖。wait會釋放鎖，但釋放鎖這個動作的前提是，當前執行緒佔有鎖。
3.這兩個方法都可以被interrupted方法中斷。
4.這兩個方法還有個特點，就是執行緒在哪裡被阻塞，就在哪裡被喚醒。
序列，並行和併發
序列模式
序列表示所有任務一一按先後順序進行。序列意味著必須先裝完一車柴才能運送這車柴，只有運送到了，才能卸下這車柴，並且只有完成了這三個步驟，才能進行下一步驟。序列是一次只能取得一個任務，並執行這個任務。

並行模式
並行意味著可以同時取得多個任務,，並同時去執行所取得的這些任務。並行模式相當於將長長的一條佇列，劃分成了多條短佇列，所以並行縮短了任務佇列的長度。並行的效率從程式碼層次上，強依賴於多程序/多執行緒程式碼，從硬體角度上依賴於多核CPU。

併發
指的是多個程式可以同時執行的現象，更細化的是多程序可以同時執行或者多指令可以同時執行。
併發的重點是一種現象，描述的是多程序同時執行的現象。但實際上，一個CPU同時，只能執行一個執行緒。所以同時執行，不是同一時刻有多個執行緒執行的現象，而是提供一種功能，讓使用者看起來多個程式同時執行了，但是實際上的執行緒不是一直霸佔CPU的，而是執行一會停，一會執行。
要解決大併發問題，通常是將大任務分解成多個小任務，由於OS(Operating System)對程序的排程是隨機的，所以切分成多個小任務後，可能會從任一小任務出執行。可能出現的問題，一個小任務執行了多次，還沒開始下個任務。這時一般會採用佇列或類似資料結構來存放各個小任務的成果。可能出現還沒準備好第一步，就執行第二步的可能。這時，一般採用多路複用或非同步的方式，比如只有準備好了，才產生事件執行下一步任務。可以多程序/多執行緒的方式並行執行這些小任務。也可以單程序/單執行緒執行這些小任務，這是很可能要配合多路複用才能達到較高的效率。

小結
併發：同一時刻多個執行緒在訪問同一資源，多個執行緒對一個點。如春運搶票，電商秒殺。
並行：多項工作一起執行，之後再彙總。如泡泡麵，水壺燒水，一邊放調料。

管程
管程又叫Monitor(監視器)，在OS中叫管程/Monitor(監視器)，在Java中叫鎖(Lock)。
鎖其實是一種同步機制，保證同一時間內，只能有一個執行緒訪問受保護的資源。
在JVM中實現這個鎖機制(同步機制)，是透過進入，退出管程物件實現的，也就是常說的持有鎖，和釋放鎖。進入管程(擁有鎖)，退出管程(釋放鎖)。一個執行緒持有該鎖，就只有當前執行緒可以訪問，該鎖保護的資源。釋放鎖，就是當前執行緒不訪問，該鎖保護的資源了，其他執行緒可以競爭該鎖，誰獲取到鎖，可以訪問鎖保護的執行緒。

使用者執行緒和守護執行緒
daemon n.守護神
使用者執行緒和守護執行緒，是jvm中的概念。
使用者執行緒，顧名思義，使用者自定義的執行緒。主執行緒結束，使用者執行緒還在執行，jvm存活。
守護執行緒 ，用於守護使用者執行緒，執行的執行緒如垃圾回收(gc)。沒有使用者執行緒，都是守護執行緒的話，主執行緒結束，jvm結束。設定一個執行緒為守護執行緒，必須在開啟這個執行緒之前。

//程式碼效果參考：http://www.mwgw.cn/sitemap/post.xml
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().isDaemon());// aa true
while(true){

        }
    },"aa");
    thread.setDaemon(true);//透過該方法可將執行緒設定為守護執行緒
    thread.start();

    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "over");// mainover
}

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