多线程及多进程部分概念汇总

1.线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系?

  1.1线程概念

  >>是进程中的一个执行控制单元,执行顺序流。同类的多个线程共享一块内存空间和一组系统资源,线程本身有一个供程序执行时的堆栈。线程在切换时负荷小,因此,线程也被称为轻负荷进程。

  一个进程中至少有一个线程在负责控制程序的执行

  一个进程中如果只有一个执行路径,这个程序称为单线程

  一个进程中有多个执行路径时,这个程序成为多线程

  1.2线程的基本状态


1.新建

new语句创建的线程对象处于新建状态,仅被分配了内存。

2.等待

当线程在new之后,并且在调用start方法前,线程处于等待状态。

3.就绪

当一个线程对象创建后,其他线程调用它的start()方法,该线程就进入就绪状态。处于这个状态的线程位于可运行池中,等待cpu的使用权。

4.运行状态

处于这个状态的线程占用CPU,执行程序代码。在并发运行环境中,如果计算机只有一个CPU,那么任何时刻只会有一个线程处于这个状态。

只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。

5.阻塞状态

阻塞状态是指线程因为某些原因放弃CPU,暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时,内核将不会给线程分配CPU,直到线程重新进入就绪状态,它才会有机会获得运行状态。

阻塞状态分为三种:

  1、等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,内核会把该线程放入等待池中。

  2、同步阻塞:运行的线程在获取对象同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则内核会把线程放入锁池中。

  3、其他阻塞:运行的线程执行Sleep()方法,或者发出I/O请求时,内核会把线程设为阻塞状态。当Sleep()状态超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。

6.死亡状态

当线程执行完run()方法中的代码,或者遇到了未捕获的异常,就会退出run()方法,此时就进入死亡状态,该线程结束生命周期。

2.线程与进程的区别?

  • 进程是资源分配的最小单位,线程是程序执行的最小单位。
  • 进程有自己的独立地址空间,每启动一个进程,系统就会为它分配地址空间,建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段,这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的,使用相同的地址空间,因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多,同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
  • 线程之间的通信更方便,同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据,而进程之间的通信需要以通信的方式(IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。
  • 但是多进程程序更健壮,多线程程序只要有一个线程死掉,整个进程也死掉了,而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响,因为进程有自己独立的地址空间。

3.多线程同步和互斥有几种实现方法,都是什么?

  1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问。 
  2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 
  3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 
  4、事 件:用来通知线程有一些事件已发生,从而启动后继任务的开始。

临界区(Critical Section)(同一个进程内,实现互斥)
保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区,那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起,并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后,其他线程可以继续抢占,并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
互斥量(Mutex)(可以跨进程,实现互斥)
互斥量跟临界区很相似,只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限,由于互斥对象只有一个,因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出,以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享,而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。
互斥量与临界区的作用非常相似,但互斥量是可以命名的,也就是说它可以跨越进程使用。所以创建互斥量需要的资源更多,所以如果只为了在进程内部是用的话使用临界区会带来速度上的优势并能够减少资源占用量。
信号量(Semaphores)(主要是实现同步,可以跨进程)
信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同,信号允许多个线程同时使用共享资源,这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源,但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数,每增加一个线程对共享资源的访问,当前可用资源计数就会减1,只要当前可用资源计数是大于0的,就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目,不能在允许其他线程的进入,此时的信号量信号将无法发出
事件(Event)(实现同步,可以跨进程)
事件对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。并且可以实现不同进程中的线程同步操作。

4.多线程同步和互斥有何异同,在什么情况下分别使用他们?举例说明。

  线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系,一个线程的执行依赖另一个线程的消息,当它没有得到另一个线程的消息时应等待,直到消息到达时才被唤醒。

  线程互斥是指对于共享的进程系统资源,在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多只允许一个线程去使用,

    其它要使用该资源的线程必须等待,直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步(下文统称为同步)。

原文地址:https://www.cnblogs.com/edver/p/9189026.html

时间: 2024-10-09 23:44:35

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