Java 多线程基础（一）基本概念

一、并发与并行

1、并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

2、并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。

而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。

3、注意点

单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理，线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。

二、线程与进程

1、进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；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。

2、线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

操作系统调度的最小任务单位是线程。常用的Windows、Linux等操作系统都采用抢占式多任务，如何调度线程完全由操作系统决定，程序自己不能决定什么时候执行，以及执行多长时间。

（一）、线程的产生

每个进程都有自己的地址空间，即进程空间，在网络或多用户换机下，一个服务器通常需要接收大量不确定数量用户的并发请求，为每一个请求都创建一个进程显然行不通（系统开销大响应用户请求效率低），因此操作系统中线程概念被引进。线程的改变只代表CPU的执行过程的改变，而没有发生进程所拥有的资源的变化。

线程的执行过程是线性的，尽管中间会发生中断或者暂停，但是进程所拥有的资源只为改线状执行过程服务，一旦发生线程切换，这些资源需要被保护起来。
进程分为单线程进程和多线程进程，单线程进程宏观来看也是线性执行过程，微观上只有单一的执行过程。多线程进程宏观是线性的，微观上多个执行操作。

（二）、进程与线程的区别

地址空间。同一线程共享该进程的地址空间；进程之间是独立的地址空间，
用于资源。同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等，但是进程之间的资源是独立的。
执行过程。每个独立的进程程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

（三）、优缺点

线程执行开销小，但是不利于资源的管理和保护。线程适合在SMP机器（双CPU系统）上运行。进程执行开销大，但是能够很好的进行资源管理和保护。进程可以跨机器前移。

（四）、使用场景

对资源的管理和保护要求高，不限制开销和效率时，使用多进程。

要求效率高，频繁切换时，资源的保护管理要求不是很高时，使用多线程。

三、线程的状态

线程共包括以下5种状态，也叫生命周期。
1. 新建状态(New) ：线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable)：也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
3. 运行状态(Running) ：线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked) ：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
① 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。
② 同步阻塞 -- 线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。
③ 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead) ：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

四、多线程的原理

五、进程、线程实现多任务模式

（一）、多进程模式（一个进程只有一个线程）

（二）、多线程模式（一个进程有多个线程）

（三）、多进程 + 多线程模式（复杂度最高）