Java基础知识：并发、锁、安全、线程池（未完结）

并发、锁、安全、线程池

1 引言

并发编程的优点与缺点

1. 从资源利用率的角度考虑，并发编程可以提高系统的资源利用率，最常见的是等待IO或等待HTTP返回与CPU资源浪费的矛盾。在并发的程序中CPU可以在等待这些低速设备时运行程序中的并发部分，这可以显著提高CPU资源的利用率。在多核计算机中并发也更容易发挥多核的优势。由于并发编程中的程序切换需要消耗一定的资源，所以并不是进程越多越好。
2. 从公平性考虑，在一些设计场景中，比如多用户和程序对计算机资源具有同等的使用权。这用并发编程的时间片分配就可以很容易实现。
3. 从编程的便利性考虑，在某些解决问题时，并发编程更容易模拟客观场景，解决这些问题。
4. 安全性问题。由于并发执行的场景下，程序的执行先后顺序是不可预测的，这就会导致一些错误。典型的是并发i++、if-do例子。
5. 活跃性问题。指的是正常的操作无法继续执行下去的问题，安全性问题考虑的是『永远不发生糟糕的事情』，活跃性问题考虑的是『某件正确的事情最终会发生』。也就是不要出现死锁、饥饿、活锁（一直在做无用功）现象。
6. 性能问题。比如多线程的并发，线程切换也是需要资源消耗的，如果发生了频繁的线程切换，这也是巨大的资源浪费。

2 线程、进程、多线程

2.1 多任务

特征：一个对象在同一时间同时操作多个任务，由于操作多任务时切换时间非常短被视为多任务。 案例：一边上厕所一边看手机、一边吃饭一边看手机…

2.2 多线程

引例问题：单条道路在早晚高峰期产生车辆拥堵。 解决方案：开辟多条道路加速车流量的吞吐。

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2.3 程序、进程、线程

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一个进程可以有多个线程。 如：在一个视频中同时看图像、听声音、发弹幕等

2.3.1 进程(Process)与线程(Thread)

• 提及进程就需要说到程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
• 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态概念。是系统资源分配的单位。
• 通常在一个进程中可以包含多个线程，一个进程中至少包含一个线程，否则没有存在意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注记：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是有多个CPU（多核、服务器）如果是模拟出来的多线程（单核CPU）在同一个时间点只能执行一个代码，因为切换的速度很快，所以产生了多线程的错觉。

2.4 概念小结

• 线程就是独立执行的路径
• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程：主线程、垃圾回收线程等。
• main()被称作为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序。
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度。调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的。
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺问题，需要引入并发控制。
• 线程会带来额外的开销，如：CPU调度时间、并发控制开销等。
• 每个线程在自己的工作内存中交互，内存控制不当会造成内存不一致。

3 继承Thread类

3.1 线程创建的三种方式

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3.2 Thread类

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package cn.dioxide.program;  
  
//创建线程方式1：继承Thread类
//线程开启不一定立即执行，由CPU的调度决定
public class ThreadPack extends Thread {  
    @Override  
    public void run() {  
        //重写线程的run方法  
        for (int i = 0; i < 20; i++) {  
            System.out.println("线程执行"+i);  
        }  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        //创建线程对象  
        ThreadPack tp = new ThreadPack();  
        //start方法启动线程  
        tp.start();  
  
        for (int i = 0; i < 20; i++) {  
            System.out.println("主线程执行"+i);  
        }  
    }  
}

4 网络图片下载功能

需要外Jar包commons-io-2.11.0.jar 太简单，略。 见：【狂神说Java】多线程详解 网图下载