多线程之概念字典

本文主要对多线程开发中的一些数据字典进行归纳总结，设计到线程同步、并行、并发、线程状态等概念。

一、并行 VS 并发

• 并行：多个cpu实例或者多台机器同时执行一段处理逻辑，是真正的同时；
• 并发：通过cpu调度算法，让用户看上去同时执行，实际上从cpu操作层面不是真正的同时。并发往往在场景中有公用的资源，那么针对这个公用的资源往往产生瓶颈，我们会用TPS或者QPS来反应这个系统的处理能力；

二、同步

同步：从英文synchronize（使同时发生）翻译过来的，然而，线程同步的真实意思和字面意思恰好相反。线程同步的真实意思其实是“排队”：几个线程之间要排队，一个一个对共享资源进行操作，而不是同时进行操作。

关于线程同步，需要牢牢记住以下几点：

• 线程同步就是线程排队，线程同步的目的就是避免线程“同步”执行；
• 只有共享资源的读写访问才需要同步。如果不是共享资源，那么就根本没有同步的必要；
• 只有“变量”才需要同步访问。如果共享的资源是固定不变的，那么就相当于“常量”，线程同时读取常量也不需要同步。至少一个线程修改共享资源，这样的情况下，线程之间就需要同步；
• 多个线程访问共享资源的代码有可能是同一份代码，也有可能是不同的代码；无论是否执行同一份代码，只要这些线程的代码访问同一份可变的共享资源，这些线程之间就需要同步；

三、线程安全

线程安全：经常用来描绘一段代码。指在并发的情况之下，该代码经过多线程使用，线程的调度顺序不影响任何结果。这个时候使用多线程，我们只需要关注系统的内存，cpu是不是够用即可。反过来，线程不安全就意味着线程的调度顺序会影响最终结果，如不加事务的转账代码；

四、线程状态

状态：

状态转换图：

阻塞（Blocked）：线程在运行的过程中，因某些原因而停止运行进入等待的状态；

阻塞线程特性：放弃CPU，暂停运行，只有导致阻塞的原因消除，才能恢复运行，或者被其他线程中断，该线程退出阻塞状态，并抛出InterruptedException异常；

线程在Running的过程中可能会进入阻塞(Blocked)状态的情况：

• 调用join()和sleep()方法，sleep()时间结束或被打断，join()中断都会回到Runnable状态，等待JVM的调度；
• 线程执行I/O操作，等待相关资源进入Blocked状态，I/O完成，会回到Runnable状态，等待JVM的调度；
• 调用wait()，使该线程处于等待池(wait blocked pool),直到notify()/notifyAll()，线程被唤醒被放到锁定池(lock blocked pool )，释放同步锁使线程回到可运行状态（Runnable）；
  -Running状态的线程调用Synchronized代码，或说对Running状态的线程加同步锁(Synchronized)，使其进入(lock blocked pool )，同步锁被释放进入可运行状态(Runnable)；

此外，在runnable状态的线程是处于被调度的线程，此时的调度顺序是不一定的。Thread类中的yield方法可以让一个running状态的线程转入runnable。

五、死锁

死锁：在并发环境下，当两个或多个线程在执行的过程中，因争夺资源而相互等待，且若无外力的作用，将永远无法推进下去的一种现象；

死锁的四个条件：

• 互斥（mutual exclusion):资源在某个时刻只能被被一个线程使用；
• 持有（Hold and Wait）:当请求的资源已被占用从而导致线程阻塞时，资源占用者不但无需释放该资源，反而可以请求更多资源；
• 不可剥夺（No preemtion）:线程获取的资源不可被强行剥夺，即只有资源占有者才能释放资源；
• 环形等待：若干线程以不同次序获取资源，从而形成环形等待的局面；

避免死锁：主要破坏2／3／4条件

• 上锁操作事物化，事物可回退；同时通过锁管理器检测死锁，并剥夺资源；
• 控制加锁顺序，防止环形等待；

参考

1. Java中的多线程你只要看这一篇就够了
2. 在JAVA中线程到底起到什么作用!