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25.Java JUC 引入（进程与线程、线程的状态、并发与并行、管程、用户线程与守护线程）

article 2025/1/6 4:52:28

一、JUC 简介

JUC 是 java.util.concurrent 工具包的简称，这是一个处理线程的工具包，从 JDK1.5 开始出现

二、进程与线程

1、基本介绍

（1）进程

进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础
在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器
程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体

（2）线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位
一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务

（3）小结

进程指在系统中正在运行的一个应用程序，程序一旦运行就是进程，是资源分配的最小单位
线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流，是程序执行的最小单位

2、线程的状态

（1）线程状态枚举类

Thread.State 类

public enum State {

    // 新建
    NEW,

    // 准备就绪
    RUNNABLE,

    // 阻塞
    BLOCKED,

    // 等待
    WAITING,

    // 定时等待
    TIMED_WAITING,

    // 终结
    TERMINATED;
}

（2）wait 和 sleep 方法的区别

sleep 方法是 Thread 的静态方法，wait 方法是 Object 的方法，任何对象实例都能调用
sleep 方法执行时不会释放锁，也不需要占用锁，wait 方法执行会释放锁，但调用它的前提是当前线程占有锁
wait 和 sleep 方法都可以被 interrupted 方法中断
wait 和 sleep 方法在进入等待睡眠，就会在哪里被唤醒

3、并发与并行

（1）串行

串行表示所有任务都一一按先后顺序进行
串行一次只能取得一个任务，并执行这个任务

（2）并行

并行可以同时取得多个任务，并同时去执行所取得的这些任务
并行的效率从代码层次上强依赖于多进程 / 多线程代码，从硬件角度上依赖于多核 CPU

（3）并发

并发指的是多个程序可以同时运行的现象，更细化则是多进程可以同时运行或者多指令可以同时运行
但这不是重点，在描述并发的时候也不会去扣这种字眼是否精确，并发的重点在于它是一种现象，并发描述的是多进程同时运行的现象
但实际上，对于单核 CPU 来说，同一时刻只能运行一个线程，所以，这里的“同时运行”表示的不是真的同一时刻有多个线程运行的现象（这是并行的概念），而是提供一种功能让用户看起来多个程序同时运行起来了，但实际上这些程序中的进程不是一直霸占 CPU 的，而是执行一会停一会
要解决大并发问题，通常是将大任务分解成多个小任务, 由于操作系统对进程的调度是随机的，所以切分成多个小任务后，可能会从任一小任务处执行，这可能会出现一些现象
- 可能出现一个小任务执行了多次，还没开始下个任务的情况，这时，一般会采用队列或类似的数据结构来存放各个小任务的成果
- 可能出现还没准备好第一步就执行第二步的情况，这时，一般采用多路复用或异步的方式，比如只有准备好产生了事件通知才执行某个任务
- 可以用多进程 / 多线程的方式并行执行这些小任务，也用可以单进程 / 单线程执行这些小任务，这时很可能要配合多路复用才能达到较高的效率

（4）小结

并行：多项工作一起执行，之后再汇总
- 例子：泡方便面，一边电水壶烧水，一边撕调料
并发：同一时刻多个线程访问同一个资源，多个线程对一个点
- 例子：春运抢票、电商秒杀

4、管程

管程（Monitor，监视器，即锁）是保证同一时刻只有一个进程在管程内活动，即管程内定义的操作在同一时刻只被一个进程调用(由编译器实现)，但是这样并不能保证进程以设计的顺序执行
JVM 中同步是基于进入和退出管程对象实现的，每个对象都会有一个管程对象，管程会随着 Java 对象一同创建和销毁
执行线程首先要持有管程对象，然后才能执行方法，当方法完成之后会释放管程，方法在执行时候会持有管程，其他线程无法再获取同一个管程

5、用户线程与守护线程

（1）基本介绍

用户线程：平时用到的普通线程，自定义线程
守护线程：运行在后台，一种特殊的线程，比如垃圾回收

（2）演示

当主线程结束后，用户线程还在运行，JVM 仍然存活

new Thread(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 是否是守护线程 " + Thread.currentThread().isDaemon());
    while (true) {}
}, "myThread").start();

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 结束");

如果没有用户线程，都是守护线程时，JVM 结束

Thread myThread = new Thread(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 是否是守护线程 " + Thread.currentThread().isDaemon());
    while (true) {}
}, "myThread");
        
// 设置守护线程
myThread.setDaemon(true);
myThread.start();

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 结束");