关于后端:线程和Synchronized

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一、过程与线程的概念

(1)在传统的操作系统中,程序并不能独立运行,作为资源分配和独立运行的根本单位都是过程。

在未配置 OS 的零碎中,程序的执行形式是程序执行,即必须在一个程序执行完后,才容许另一个程序执行;在多道程序环境下,则容许多个程序并发执行。程序的这两种执行形式间有着显著的不同。也正是程序并发执行时的这种特色,才导致了在操作系统中引入过程的概念。

自从在 20 世纪 60 年代人们提出了过程的概念后,在 OS 中始终都是以过程作为能领有资源和独立运行的根本单位的。直到 20 世纪 80 年代中期,人们又提出了比过程更小的能独立运行的根本单位——线程 (Thread),试图用它来进步零碎内程序并发执行的水平,从而可进一步提高零碎的吞吐量。特地是在进入 20 世纪 90 年代后,多处理机系统失去迅速倒退,线程能比过程更好地进步程序的并行执行水平,充沛地施展多处理机的优越性,因此在近几年所推出的多处理机 OS 中也都引入了线程,以改善 OS 的性能。

—– 以上摘自《计算机操作系统 - 汤小丹等编著 -3 版》

(2)下图是来自知乎用户的解释:

通过上述的大抵理解,根本晓得线程和过程是干什么的了,那么咱们下边给过程和线程总结一下概念:

(3)过程(Process)是计算机中的程序对于某数据汇合上的一次运行流动,是零碎进行资源分配和调度的根本单位,是操作系统构造的根底。在晚期面向过程设计的计算机构造中,过程是程序的根本执行实体;在当代面向线程设计的计算机构造中,过程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织模式的形容,过程是程序的实体。

(4)线程,有时被称为轻量级过程 (Lightweight Process,LWP),是程序执行流的最小单元。线程是程序中一个繁多的顺序控制流程。过程内一个绝对独立的、可调度的执行单元,是零碎独立调度和分派 CPU 的根本单位指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程实现不同的工作,称为多线程。

(5)过程和线程的关系:

二、Java 实现多线程形式

(1)继承 Thread,重写 run()办法

public class MyThread extends Thread {@Override    public void run() {while (true) {System.out.println(this.currentThread().getName());        }    }     public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();        thread.start(); // 线程启动的正确形式}}
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输入后果:

Thread-0Thread-0Thread-0...
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另外,要明确启动线程的是 start()办法而不是 run()办法,如果用 run()办法,那么他就是一个一般的办法执行了。

(2)实现 Runable 接口

public class MyRunnable implements Runnable {@Override    public void run() {System.out.println("123");    }     public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();        Thread thread = new Thread(myRunnable, "t1");        thread.start();}}
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三、线程平安

线程平安概念:当多个线程拜访某一个类(对象或办法)时,这个类始终能体现出正确的行为,那么这个类(对象或办法)就是线程平安的。

线程平安就是多线程拜访时,采纳了加锁机制,当一个线程拜访该类的某个数据时,进行爱护,其余线程不能进行拜访直到该线程读取完,其余线程才可应用。不会呈现数据不统一或者数据净化。线程不平安就是不提供数据拜访爱护,有可能呈现多个线程先后更改数据造成所失去的数据是脏数据。这里的加锁机制常见的如:synchronized

四、synchronized 修饰符

(1)synchronized:能够在任意对象及办法上加锁,而加锁的这段代码称为“互斥区”或“临界区”。

(2)不应用 synchronized 实例(代码 A):

public class MyThread extends Thread {private int count = 5;     @Override    public void run() {count--;        System.out.println(this.currentThread().getName() + "count:" + count);    }     public static void main(String[] args) {MyThread myThread = new MyThread();        Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");        Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");        Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");        Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");        Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");        thread1.start();        thread2.start();        thread3.start();        thread4.start();        thread5.start();}}
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输入的一种后果如下:

thread3 count:2thread4 count:1thread1 count:2thread2 count:3thread5 count:0
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能够看到,上述的后果是不正确的,这是因为,多个线程同时操作 run()办法,对 count 进行批改,进而造成谬误。

(3)应用 synchronized 实例(代码 B):

public class MyThread extends Thread {private int count = 5;     @Override    public synchronized void run() {count--;        System.out.println(this.currentThread().getName() + "count:" + count);    }     public static void main(String[] args) {MyThread myThread = new MyThread();        Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");        Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");        Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");        Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");        Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");        thread1.start();        thread2.start();        thread3.start();        thread4.start();        thread5.start();}}
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输入后果:

thread1 count:4thread2 count:3thread3 count:2thread5 count:1thread4 count:0
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能够看出代码 A 和代码 B 的区别就是在 run()办法上加上了 synchronized 润饰。

阐明如下:
当多个线程拜访 MyThread 的 run 办法的时候,如果应用了 synchronized 润饰,那个多线程就会以排队的形式进行解决(这里排队是依照 CPU 调配的先后顺序而定的),一个线程想要执行 synchronized 润饰的办法里的代码,首先是尝试取得锁,如果拿到锁,执行 synchronized 代码体的内容,如果拿不到锁的话,这个线程就会一直的尝试取得这把锁,直到拿到为止,而且多个线程同时去竞争这把锁,也就是会呈现锁竞争的问题。

五、一个对象有一把锁!多个线程多个锁!

何为,一个对象一把锁,多个线程多个锁!首先看一下下边的实例代码(代码 C):

public class MultiThread {private int num = 200;     public synchronized void printNum(String threadName, String tag) {if (tag.equals("a")) {num = num - 100;            System.out.println(threadName + "tag a,set num over!");        } else {num = num - 200;            System.out.println(threadName + "tag b,set num over!");        }        System.out.println(threadName + "tag" + tag + ", num =" + num);    }     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();        final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();         new Thread(new Runnable() {public void run() {multiThread1.printNum("thread1", "a");            }        }).start();         new Thread(new Runnable() {public void run() {multiThread2.printNum("thread2", "b");            }        }).start();}}
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输入后果:

thread1 tag a,set num over!thread1 tag a, num = 100thread2 tag b,set num over!thread2 tag b, num = 0
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能够看出,有两个对象:multiThread1 和 multiThread2,如果多个对象应用同一把锁的话,那么上述执行的后果就应该是:thread2 tag b, num = -100,因而,是每一个对象领有该对象的锁的。

关键字 synchronized 获得的锁都是对象锁,而不是把一段代码或办法当做锁,所以上述实例代码 C 中哪个线程先执行 synchronized 关键字的办法,那个线程就持有该办法所属对象的锁,两个对象,线程取得的就是两个不同对象的不同的锁,他们互不影响的。

那么,咱们在失常的场景的时候,必定是有一种状况的就是,所有的对象会对一个变量 count 进行操作,那么如何实现哪?很简略就是加 static,咱们晓得,用 static 批改的办法或者变量,在该类的所有对象是具备雷同的援用的,这样的话,无论实例化多少对象,调用的都是一个办法,代码如下(代码 D):

public class MultiThread {private static int num = 200;     public static synchronized void printNum(String threadName, String tag) {if (tag.equals("a")) {num = num - 100;            System.out.println(threadName + "tag a,set num over!");        } else {num = num - 200;            System.out.println(threadName + "tag b,set num over!");        }        System.out.println(threadName + "tag" + tag + ", num =" + num);    }     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();        final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();         new Thread(new Runnable() {public void run() {multiThread1.printNum("thread1", "a");            }        }).start();         Thread.sleep(5000);        System.out.println("期待 5 秒,确保 thread1 曾经执行结束!");         new Thread(new Runnable() {public void run() {multiThread2.printNum("thread2", "b");            }        }).start();}}
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输入后果:

thread1 tag a,set num over!thread1 tag a, num = 100 期待 5 秒,确保 thread1 曾经执行结束!thread2 tag b,set num over!thread2 tag b, num = -100
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能够看出,对变量和办法都加上了 static 润饰,就能够实现咱们所须要的场景,同时也阐明了,对于非动态 static 润饰的办法或变量,是一个对象一把锁的。

六、对象锁的同步和异步

(1)同步:synchronized
同步的概念就是共享,咱们要晓得“共享”这两个字,如果不是共享的资源,就没有必要进行同步,也就是没有必要进行加锁;
同步的目标就是为了线程的平安,其实对于线程的平安,须要满足两个最根本的个性:原子性和可见性;

(2)异步:asynchronized
异步的概念就是独立,相互之间不受到任何制约,两者之间没有任何关系。

(3)示例代码:

public class MyObject {public void method() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());    }     public static void main(String[] args) {final MyObject myObject = new MyObject();         Thread t1 = new Thread(new Runnable() {public void run() {myObject.method();            }        }, "t1");         Thread t2 = new Thread(new Runnable() {public void run() {myObject.method();            }        }, "t2");         t1.start();        t2.start();    }}
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上述代码中 method()就是异步的办法。

链接:https://juejin.cn/post/690228…

正文完
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