线程和进程

• Oracle 的理解

  • 进程：使用fork系统调用创建的UNIX环境，就是一个运行程序
  • 线程：在进程上下文中执行的一系列指令

• 进程：process，指的是程序的一次执行，在用户下达运行程序的命令后，就会产生进程。 就是程序的真正运行的实例，是资源分配的单位

• 线程：是CPU的基本调度单位，每个线程执行的都是进程代码的某个片段

• 进程和线程的关系

  • 操作系统中有很多进程，每个进程中可以有一个或多个线程

• 进程和线程的不同

  • 起源不同：先有进程后有线程，线程的出现是为了提高执行效率

  • 概念不同：进程具有独立功能的一个程序运行产生的实例，是操作系统分配资源的基本单位 而线程是CPU调用的基本单位

  • 内存共享方式：不同进程之间的内存是不共享的，如果非得共享，就需要进程通信IPC， 线程可以有一定的共享内存

  • 拥有的资源不同：线程拥有的资源少于进程，

    • 线程共享的内容包含
      • 进程的代码片段
      • 信号量
      • 进程ID等
    • 线程独有的内容包含
      • 线程ID
      • 寄存器组的值
      • 线程的堆栈
      • 错误返回码

  • 数量不同

  • 开销不同

    • 线程的创建、终止时间比较短
    • 同一个进程内的线程切换时间比进程切换短
    • 同一进程的各个线程见共享内存和文件资源，可以不通过内核进行通信

  • 相似点：生命周期

• java 和多线程的关系

  • 设计之初就支持多线程
  • java 的定位是服务端开发
  • 一对一映射到操作系统的内核线程
  • JVM自动启动的线程
    • Signal Dispatcher 把操作系统发来的信号分发给适当的处理器程序
    • Finalizer 负责对象的finalizer方法
    • Reference Handler 和GC、引用相关的线程
    • main 主线程，用户程序入口

多线程

• 什么是多线程 如果一个程序允许两个或以上的线程，那么它就是多线程程序，多线程是指在单个进程中运行的多个线程
• 为什么需要多线程
  • 提供CPU的利用率
  • 可以避免无效等待（IO操作的时候）
  • 提供用户体验
  • 便于编程建模
  • 计算机定律： 摩尔定律：CPU的主频一直在指数级别提高，目前的摩尔定律基本失效，CPU基本在4MHZ左右 阿姆达尔定律：处理器越多，程序执行就越快，但有上线，取决于程序中串行部分的比例，比例越高，多处理器的效果越明显
• 什么场景会用到多线程
  • 执行耗时任务：IO操作，网络任务【新开线程操作】
  • tomcat、nio、并行下载
  • 需要大的并发量的时候
• 多线程的局限
  • 线程切换会带来额外的消耗
  • 异构化的任务（任务结构不一样）很难高效并行
  • 带来线程安全问题
    • 数据安全
    • 线程饥饿
    • 线程死锁

串行、并行、并发

串行和并行

• 串行：排队一个个执行
• 并行：线程一起执行

并行和并发

• 并发：

  • 只有一个处理器也可以实现
  • 逻辑上的同时运行

• 并行：

  • 多个处理器
  • 物理上的同时运行

• 并发的2中概念

  • 多个任务的执行状态
  • 对并发性的简称
    • 不同部分可以无序或同时执行，且不影响最终的执行结果

• 是什么让并发和并行成为可能

  • CPU的升级
  • 操作系统升级
  • 编程语言的升级

高并发

什么是高并发

• 大量的请求到达服务器的结果

高并发和多线程

• 多线程是解决高并发的一种方案，是解决高并发带来的线程安全问题和性能问题
• 也可以不通过多线程来解决，比如访问数据库问题，可以在数据库之上添加redis缓存
• 高并发不意味着是多线程：Redis

高并发有那些指标

• QPS（Queries Per Second）每秒查询数，每秒请求数
• 带宽
• PV（page View）一天的访问量
• UV（Unique Visitor）用户访问量
• IP和UV的区别
  • IP不同但是UV相同
  • UV不同但是IP相同
• 并发连接数
• 服务器平均请求等待时间

同步异步、阻塞与非阻塞

同步和异步

• 被调用者是否主动告诉调用者结果
• 同步：服务器的行为，而不是请求方的行为，在没有得到结果之前，服务端不返回任何结果
• 异步：调用在发出之后，服务短会立刻返回，告诉对方我收到你的请求了，我会处理的

阻塞和非阻塞

• 我是调用者，我调用一个东西之后，结果返回之前，是否还能做别的事
• 站在线程的角度
• 线程发出请求的角度

组合

• 同步阻塞
• 同步非阻塞
• 异步阻塞
• 异步非阻塞

常见面试问题

• 进程和线程的相同和不同

• 并行和并发不同

• 高并发是不是意味着多线程，有什么反例

• 多线程可以提高程序的执行效率，你知不知道有那些弊端

• 同步和异步，阻塞和非阻塞

• 单核CPU运行多线程程序有意义吗？ 有意义

Synchronized 关键字

Synchronized 简介

• 作用
  • 简单的防止线程干扰和内存不一致的问题， 能够保证在同一时刻，只有一个线程在执行这段代码，达到并发安全的效果
• 定位
  • java的关键字
  • 最基本的互斥手段
  • 并发编程最先使用的处理线程安全的方式
• coding
  • 如果不使用并发手段的后果,消失的i++
    • i++操作
      • 读取i
      • 将i加1
      • 将i的值写入到内存中

Synchronized的使用方式

• 对象锁
  • 方法锁，锁对象为this
  • 同步代码块 手动指定锁对象 this / 自定义object
• 类锁
  • 静态方法加锁，默认为当前类的对象
  • 代码块加锁，锁对象为class对象的时候

多线程访问同步方法的7种情况（面试常考）

• 两个线程同时访问一个对象的同步方法
  • 同一把锁可以实现同步
• 两个线程访问的是两个对象的同步方法
  • 锁对象不同不能实现同步
• 两个线程访问的是同步的静态方法
  • 锁对象为对象的class对象，可以实现同步
• 同时访问同步和非同步的方法
  • 非同步方法不受到影响
• 访问同一个对象的不同的普通同步方法
  • 可以实现同步，锁对象都是this
• 同时访问静态的同步和非静态的同步方法
  • 不能实现同步，锁对象不同
• 方法抛出异常后，会释放锁吗
  • 会释放锁

synchronized 的性质

• 可重入

  • 可重入：指的是同一线程的外层函数获得锁之后，内层函数可以直接再次获取该锁，也叫递归锁
  • 可避免死锁，提升封装性
  • 粒度：线程而非调用

• 不可中断