黃? 靜

合肥科技研發中心

進程與線程的簡介

(1)?進程是指一個內存中運行的應用程序，每個進程都有自己獨立的一塊內存空間，即進程空間或(虛空間)。

(2)?線程是指進程中的一個執行流程，一個進程中可以運行多個線程。比如java.exe進程中可以運行很多線程。線程總是屬于某個進程，沒有自己獨立的虛擬地址空間，與進程內的其他線程一起共享該進程的所有資源。

(3)?進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而極大的提高了程序的運行效率：

• 從執行角度來看，線程不能夠獨立執行，必須依存于進程，由進程提供多個線程執行。

• 從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個進程中，有多個執行流程可以同時執行。

線程生命周期的簡介

(1)?一個線程被創建之后，進入新建狀態，JVM則給他分配內存空間，并進行初始化操作。

(2)?當線程對象調用了start()方法，該線程處于就緒狀態(即可執行狀態)，JVM會為其創建方法調用棧和程序計數器，處于可執行狀態下的線程隨時可以被CPU調度執行。CPU執行該線程的時候，該線程進入執行狀態。

(3)?執行過程中，該線程遇到wait()方法進入等待狀態；當線程調用同步方法時，在沒有獲取到鎖的情況下，進入阻塞狀態。

(4)?進入等待狀態或阻塞狀態后，可通過notify()或者notifyAll()方法喚醒，重新獲取對象鎖之后再進入就緒狀態，等待CPU調度進入執行狀態。

(5)?當線程執行完或者return線程正常結束。如果運行時發生未經處理的異常，則線程因為異常而結束。

用流程圖直觀的描述如下：

Java多線程風險

(1)?安全性問題：會存在如下安全問題：內存共享、指令重排序、并行運行、操作順序不可預測、會在串行編程模型中引入非串行因素，產生奇怪的結果等。例如經典賬戶存取款案例，如下：

從運行結果來看，賬戶只有100，分別取錢2次，金額分別是80和90，最后賬戶的余額還是10，產生了線程不安全問題。

(2)?活躍性問題：在串行程序中，無意中發生的無限循環，使得程序不能按照設計的流程繼續執行，無法執行后面的代碼，或者由于資源競爭而導致的死鎖等。例如，如果線程1在等待線程2釋放其持有的資源，而線程2永遠不釋放該資源，那么A就會永久地等待下去。

(3)?性能問題：在多線程程序中，不僅存在單線程程序相同的性能問題，而且還存在由于使用線程而引入的其他性能問題。例如服務時間過長，響應不靈敏，吞吐率過低，資源消耗過高，或者可伸縮性較低等。

多線程高并發風險處理方案

(1)?修改線程模型：不在線程之間共享該狀態變量。

(2)?同步機制：通過synchronize和Lock可以實現同步，即當某一線程修改或訪問可變變量時加鎖，獨占對象，讓其他線程進不來。但是該方法容易造成死鎖，所以要設計合理的釋放鎖的機制。

(3)?使用線程池：重用存在的線程，減少對象創建消亡的開銷，可有效的控制最大并發線程數，提高系統資源利用率。

(4)?使用線程安全類：例如HashTable、StringBuffer都是線程安全的。

(5)?設計線程安全類：越早設計線程安全類，后期花費的代價就越小。設計線程安全類時，一般有如下流程：

• 找出構成對象狀態的所有變量；

• 找出約束狀態變量的不變性條件；

• 建立對象狀態的并發訪問管理策略：java監聽器模式或線程安全委托。

寫在最后

多線程高并發需要良好的設計來提升線程的性能，但無論如何線程總會帶來額外的開銷，本文意在讓大家對線程高并發有一個初步的認識，深入學習還需要不斷積累。

總結

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