java多线程介绍

Posted 2023-02-17 大数据最好

文章目录

• • 一、什么是线程
  • • • 1. 什么是进程？
      • 2. 什么是线程？
      • 3. 进程和线程的区别？
  • 二、线程的优势
  • • • 1.发挥多处理器的强大能力
      • 2.建模的简单性
      • 3.异步事件的简化处理
  • 三、线程带来的风险
  • • • 1.线程安全性
      • 2.活跃性问题
      • 3.性能问题

一、什么是线程

  要解释线程，我们首先要从进程说起。

1. 什么是进程？

  进程是程序运行的一个实例，进程是系统分配资源的最小单位，每个进程都有各自的资源（内存空间等）。每个进程都有自己独立的运行空间，比如电脑打开word，系统就会为这个应用分配一定的空间运行该程序。

2. 什么是线程？

线程是进程的运行实体，是系统程序执行的最小单位。线程自己不拥有资源，只拥有运行时必不可少的一些资源，一个进程可以有多个线程，这些线程可以共享该进程的资源。广义来说，线程就是轻量级的进程。

3. 进程和线程的区别？

• 进程是系统分配资源的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
• 不同进程间是相互独立的地址空间，而线程可以共享进程的资源。
• 进程间切换开销大，利于资源的保护和隔离。线程间切换开销小，但是不利于资源的保护和隔离。

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二、线程的优势

1.发挥多处理器的强大能力

  由于基本的调度单位是线程，那么如果程序中只有一个线程，那么最多只能在一个处理器上运行，那么对于现在普遍多核处理器的电脑上，将是极大的资源浪费，导致我们的程序运行效率低下。即使在双核处理器下，一半的资源的都会被浪费， 如果是四核处理器，那么将会有75%的资源不能使用，这是极大的浪费。
  因此，只要我们能正确的使用多线程能力，那么就会使我们机器的资源得以充分利用，从而提高程序的吞吐率。即使是在单个线程中，也可以提高系统的吞吐率，比如当程序在运行某个需要耗时较长的IO操作时，就可以执行另一个线程的操作，从而使得处理器资源得以充分利用。

2.建模的简单性

  在程序设计时，程序中只包含一种类型的任务，比包含多种不同类型的任务要简单，因此，我们在设计程序的时候，可以通过使用线程，将复杂并且异步的工作流进一步分解为一组简单并且同步的工作流，每个工作流在一个单独的线程中运行，并在特定的同步位置进行交互。

3.异步事件的简化处理

  服务器应用程序在来自多个远程客户端的套接字连接请求时，如果为每个连接都分配其各自的线程并使用同步IO，那么就会降低这类程序的分发难度。
  如果某个应用程序对套接字执行读操作而此时数据还没有到来，那么这个读操作将一直阻塞，直到有数据到达。在单线程应用中，这样做会使得这个线程被阻塞，从而不能执行其他任务，最终导致程序效率低下。为了避免这个问题，单线程程序会必须使用非阻塞IO，这种IO的复杂性远远高于同步IO，并且很容易出错。然而，如果每个请求都有自己的处理线程，那么在处理请求时发生的阻塞不会影响其他请求的处理。

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三、线程带来的风险

  java对线程的支持时一把双刃剑，有优点那么必然也有缺点，下面我们就看看线程会给我们的程序带来哪些风险。

1.线程安全性

  线程安全性可能是非常复杂的，在没有充足同步的情况下，多个线程中的操作执行顺序是不可预测的，有时候还可能产生奇怪的结果。
  当多个线程要共享相同的内存地址空间，并且是并发运行，这种情况下，它们可能会访问或者修改其他线程正在使用的变量。这是一种极大的便利，可以不使用线程间通信的机制，就可以很容易的实现数据共享。但是它也带来了巨大的风险，线程会由于无法预料的数据变化而产生超出我们预期的结果。由于多个线程访问和修改相同的变量，在程序执行过程中，对数据的修改和访问顺序我们无法预测和分析。要使多线程程序行为可以预测，必须对共享变量的访问操作进行协同，这样才不会在线程之间发生干扰。幸运的是，java提供了各种同步的机制来协同这种访问。

2.活跃性问题

活跃性关注的目标是“某件正确的事情最终一定会发生”。当某个操作无法执行下去，就会发生活跃性问题，在串行程序中，活跃性问题形式之一就是无意中造成死循环，从而使循环之后的代码无法得到执行。而多线程会带来其他的一些活跃性问题。

3.性能问题

在设计良好的并发程序中，线程能提升程序的性能，但无论如何，线程总会带来某种程度的运行开销。多线程程序中，当线程调度器临时挂起活跃线程并转而运行另一个线程时，就会频繁的出现上下文切换操作，这种操作将带来极大的性能开销：保存和恢复执行上下文，丢失局部性，并且cpu时间将更多的花在线程调度而不是运行上，从而导致性能的下降。