并发编程-基础知识

多线程概念

1 线程
是进程中的一个执行单元，负责当前进程中任务的执行。一个进程在其执行过程中，会产生很多个线程。
2 进程
是指内存中运行的一个应用程序，每个进程都有自己独立的内存空间；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
区别
进程：有独立内存空间，每个进程中的数据空间都是独立的。
线程：多线程之间堆空间与方法区是共享的，但每个线程的栈空间、程序计数器是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。

3 并发
同一时间段，多个任务都在执行，单位时间内不⼀定同时执行。
4 并行
单位时间内，多个任务同时执行，单位时间内一定是同时执行。并行上限取决于CPU核数（CPU时间片内50ms）
并行是受到物理机器限制的，但是并发是可以通过系统设计来提高

上下文切换

因为CPU都是一般都是多核，所以操作系统采用了时间分片算法进行调度。当线程拿到时间片就执行，当时间片消耗完了，就会被挂起，把资源让给其它线程。
CPU会将当前的任务状态保存下来，用于下次切换回任务时再加载。保存任务状态及再加载的过程就叫上下文切换。

上下文切换过程：

挂起当前任务任务，将这个任务在 CPU 中的状态（上下文）存储于内存中的某处。
恢复一个任务，在内存中检索下一个任务的上下文并将在 CPU 的寄存器中恢复。
跳转到程序计数器所指定的位置（即跳转到任务被中断时的代码行）。

这个过程存在一些问题，也就是说如果线程特别多，这个时候资源竞争激烈，这个时候上下文切换消耗的资源可能比任务执行还要多，所以实际开发中将线程的数量设置到一个合理的值，这样才能够提高应用的运行效率。
由于上下文切换的时候线程会被挂起，这个时候如果是高并发就可能产生一些问题，所以在高并发编程的时候需要考虑这种情况，可能是极端并发中的一种情况。

线程的生命周期（非常重要）

1 线程的状态

public enum State {/*** Thread state for a thread which has not yet started.*/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.*/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}.*/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.*/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>*/TIMED_WAITING,/*** Thread state for a terminated thread.* The thread has completed execution.*/TERMINATED;}

NEW(新建) ：线程刚被创建，但是并未启动
RUNNABLE(可运行)：线程可以在Java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器
BLOCKED(锁阻塞)：当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态
WAITING(无限等待)：一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒
TIMED_WAITING(计时等待)：同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入TimedWaiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait
TERMINATED(被终止)：因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。
状态之间的转换关系，非常重要

wait()与sleep()区别：
主要区别：sleep()方法没有释放锁，而wait()方法释放了锁
两者都可以暂停线程的执行
wait()通常用于线程间的交互/通信，sleep()通常用于暂停线程执行
wait()方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象的notify或notifyAll。
sleep()方法执行完成后，线程会自动苏醒。或者可以使用wait(long)超时后，线程也会自动苏醒