前言

最近在總結《Java多線程編程核心技術》這本書。實話實說：多線程編程核心技術，這些字眼屬實有些誇大。

但是也不能因為此，就直接否認了書籍本身的價值。這是一篇比較適合入門閱讀的書籍。和我最近在嘗試寫的文章有相似之處，也就是盡力讓知識點，少思考性而多閱讀性。

因此接下來會將這本書的內容，揉到我的接下來的文章中，旨在：真正能在碎片化時代下，進行有效學習。

正文

毫無疑問，一切的開始。肯定是先介紹介紹概念性的東西。主題是線程，但是談到線程，勢必不能忘了進程。因此讓我們先來聊一聊線程和進程的概念。

接下來讓我們有請文章一貫的主角：小A和MDove出場~

進程和線程

小A：MDove，我最近在思考一個問題，多線程多線程。那到底什麼是多線程呢？

MDove：想要理解多線程，其實就要不得不提一提：進程，以及進程和線程之間的關係。

一個比較通俗且常見的解釋：進程：操作系統分配資源的基本單位；線程：操作系統調度最小單位。

稍稍學院派的解釋：

來自《現在操作系統（第4版）》 + 維基百科 + 百度百科

進程:

• 進程的本質是正在執行的一個程序,進程基本上上容納運行一個程序所需要的所有信息的容器。
• 在當代多數操作系統中，進程本身不是基本運行單位，而是線程的容器。程序本身只是指令、數據及其組織形式的描述，進程才是程序的真正運行實例。
• 早期面向進程設計的計算機結構中，進程是系統進行資源分配和調度的基本單位。

小A：哦？既然進程是程序的實體，那麼只要進程不就行了？

MDove：這當然是沒有問題啦。但是，一個致命的問題，大家都追求快，更快，非常快！

小A：不不不不不，我就追求慢，堅挺~

MDove：堅挺是吧，你這麼秀，你怎麼不去Tokyo Hot？擱這給我扯犢子。學不學了？不學你去找加藤鷹去。

小A：學學學，我的理解：是不是線程比進程佔用資源更少？

MDove：其實關於消耗資源這個問題很難回答。比如Linux、Windows對進程和線程的設計就是不同的。如果從Linux的角度出發，進程和線程無論是創建還是上下文切換其實不在極端情況下，所謂的性能還是資源，差距並不是很大。差距比較大的一點是：進程是內存獨立，而線程內存共享。

MDove：當然，二者都可以悄摸得去做一些事情，但不同點在於：進程間通訊，遠比線程間通訊複雜的。因此在上層高級語言的設計上，線程便成了不錯的用於後臺完成耗時操作的一個工具。但是不可否認的一點，多進程同樣扮演者舉足輕重的角色！打個比方，單進程的程序，如果殺死這個進程那麼這個進程所依附的所有線程全部死亡。而多進程則不怕，畢竟彼此是獨立運行的進程，因此多進程在拉活方面有著不俗的戰鬥力。

小A：哦~原來如此，那可以聊一聊線程麼？

MDove：好的，接下來讓我們看一看線程。

線程：

• 是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以併發多個線程，每條線程並行執行不同的任務。
• 線程可以為操作系統內核調度的內核線程；由用戶進程自行調度的用戶線程。

MDove：舉個小例子：打開我們計算機上的任務管理器時，進程Tab頁上，我們看到的就是進程；而獨立進程程序的子任務就是線程（不絕對，也可以存在多進程的程序）。比如：QQ運行時（進程），就有很多子任務（線程）在同時運行：你即能一遍和基友視頻，一遍還能和其他基友文字聊天這就體現了多線程，其中每一項子任務都可以理解為線程。

MDove：對於我們開發者來說線程是一個很常見的概念。對於Java後臺來說，能夠熟練的掌握對多線程的使用。可以說是掌握核心科技一樣。

小A：？？？聽你這麼說，多線程沒什麼難的呀？

多線程的弊端

MDove：初生牛犢不怕虎，但你要明白，虎終究是虎。多線程的一大難點在於線程安全問題。因為內存共享的原因，導致了線程刷新內存的滯後性。

小A：？？？什麼意思？？？

MDove：打個比方，在Java線程模型中：每個線程運行時，都會把主內存中的變量值複製到自己的工作內存當中，當自己執行完畢後，在把計算完畢的工作內存中的變量，反過來賦值給主內存。

小A：嗯？這好像沒什麼問題啊？

MDove：沒問題？問題大了去了！咱們舉一個花錢的例子：現在咱們賬本上有十個億。你是一個線程，我是一個線程。

• 我先執行了，我拿了一個億，去建設了一下社會主義核心價值觀，然後我在我的賬本里記了一下賬：我拿了1個億，手頭還有
  9個億。

此時咱們的賬本還剩9個億。

• 接下來，你也出動了，你拿了9個億中的一個億，你也在你的賬本里記了一下賬：我拿了1個億，還有8個億。然後你去吸菸喝酒燙頭了。

此時咱們的賬本還剩8個億。

• 這個時候我幹完了我的事，我花了5千萬，還剩5千萬。然後對於我來說我的賬本變成了，還有9億5千萬。此時我把我的賬本寫到了咱們們公共賬本里…

小A：等會等會？你想啥呢？錢越花越多了！我都拿走1個億了，你那咋還9個億呢？你就不會同步一個我的賬本麼？

MDove：沒錯呀，我就不會同步一個你的賬本呀！這就是多線程的問題所以。因為每個線程是獨立運行的，誰都不管誰，因此，如何

小A：這麼一說我就明白了，那怎麼同步呢？

保證線程安全

可見性，原子性

MDove：其實剛才的問題就出現在賬本的不同步上，因此如果我們能夠解決賬本的同步問題，理論上就可以解決咱們的線程安全問題。當然你可以用一些手段通知我，讓我更新我的賬本（可見性）。但是仍存在問題，如果我們寫賬本的操作是個多步驟的複雜操作，可能就會存在問題了，因為這個裡每一步通存在同步問題，只有當我們的寫賬本操作是一個單一操作（原子性）那麼這種做法就是沒有問題的。

小A：侷限還挺多，那有沒有其他方式呢？

加鎖

MDove：接下來說一個加鎖的方式。舉個咱們上廁所的例子。我們很多人都要上廁所，如果我們的廁所沒有任何措施，那麼畫面簡直無法想象。因此，咱們…那啥…大號…的時候，都會把門鎖上。其他人一看門鎖上了，也就只好默默的憋一會。

MDove：當我們解決後，打開門，其他人就可以盡情釋放了。

那麼這個過程就相當於：一個線程在操作一個變量時，直接把這個變量鎖起來。其他線程只能等著，因此肯定就不會存在多個線程同時操作變量的問題了。

線程優先級

小A：那麼接下來就是隊伍中第一個人去…那啥麼？

MDove：當然不是，線程的世界可沒有什麼先來後到。而是按線程的優先級去排列。那麼如果沒有優先級，那就看誰的拳頭更硬誰的運氣更好了。

小A：好殘暴，那有沒有順利排列的可能性呢？那我們可不可以自己固定一個順序去開啟線程的執行呢？

線程執行順序

MDove：我們當然可以指定一種策略去順序的start我們的線程，但是我們只能保證線程start的順序，沒辦法保證線程調度的順序。因為對於線程來說，什麼時候能夠獲得操作系統的寵幸那是不確定的。因此線程會有多種狀態：

• 新建（NEW），表示線程被創建出來還沒真正啟動的狀態。
• 就緒（RUNNABLE），表示該線程已經在 JVM 中執行，當然由於執行需要計算資源，它可能是正在運行，也可能還在等待系統分配給它 CPU 片段，在就緒隊列裡面排隊。
• 阻塞（BLOCKED），阻塞表示線程在等待鎖釋放。比如，線程試圖去獲取某個鎖，但是其他線程已經獨佔了，那麼當前線程就會處於阻塞狀態。
• 等待（WAITING），表示正在等待其他線程採取某些操作。。
• 終止（TERMINATED），不管是意外退出還是正常執行結束，線程已經完成使命，終止運行。

當然也可以加上一個：運行(RUNNING)：可運行狀態(RUNNABLE)的線程獲得了CPU時間片，開始執行代碼。

分段鎖

MDove：咱們再回到那個廁所的例子。我們日常中…廁所肯定不止一個坑位，一般會有好幾個。畢竟都是解決同樣的問題，沒有隻設置一個坑位的道理。

MDove：所以對於我們程序來說也是如此，在面對類型的場景也會有類似的實現，這個方式就叫做分段鎖。比如：ConcurrentHashMap，JDK1.8版本之前的設計。

MDove：當然關於鎖這個話題，其實水是很深的。我們嘚吧嘚說了這麼多，其實就是在解決多線程安全問題。因此明白了吧，多線程是一個值得深入學習的內容。

小A

MDove：別急，聊了這麼久廁所的話題，容我上個廁所，咱們下期再來聊一聊線程的使用。

劇終

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