線程的概念:

每個正在系統上運行的程序都是一個進程。每個進程包含一到多個線程。進程也可能是整個程序或者是部分程序的動態執行。線程是一組指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里獨立執行。也可以把它理解為代碼運行的上下文。所以線程基本上是輕量級的進程，它負責在單個程序里執行多任務。通常由操作系統負責多個線程的調度和執行。

線程是程序中一個單一的順序控制流程.在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作,稱為多線程.

線程和進程的區別在于,子進程和父進程有不同的代碼和數據空間,而多個線程則共享數據空間,每個線程有自己的執行堆棧和程序計數器為其執行上下文.多線程主要是為了節約CPU時間,發揮利用,根據具體情況而定. 線程的運行中需要使用計算機的內存資源和CPU。

多線程的概念

多線程是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發執行的技術.

多線程是為了同步完成多項任務，不是為了提高運行效率，而是為了提高資源使用效率來提高系統的效率。線程是在同一時間需要完成多項任務的時候實現的。

最簡單的比喻多線程就像火車的每一節車廂，而進程則是火車。車廂離開火車是無法跑動的，同理火車也不可能只有一節車廂。多線程的出現就是為了提高效率。

如果你的應用程序需要采取以下的操作，那么你盡可在編程的時候考慮多線程機制：

連續的操作，需要花費忍無可忍的過長時間才可能完成

并行計算

為了等待網絡、文件系統、用戶或其他I/O響應而耗費大量的執行時間

所以說，在動手之前，先保證自己的應用程序中是否出現了以上3種情形。

為什么需要多線程（解釋何時考慮使用線程）

從用戶的角度考慮，就是為了得到更好的系統服務；從程序自身的角度考慮，就是使目標任務能夠盡可能快的完成，更有效的利用系統資源。綜合考慮，一般以下場合需要使用多線程：

程序包含復雜的計算任務時,主要是利用多線程獲取更多的CPU時間（資源）。

處理速度較慢的外圍設備.比如：打印時。再比如網絡程序，涉及數據包的收發，時間因素不定。使用獨立的線程處理這些任務，可使程序無需專門等待結果。

程序設計自身的需要.WINDOWS系統是基于消息循環的搶占式多任務系統，為使消息循環系統不至于阻塞，程序需要多個線程的來共同完成某些任務。

每個正在系統上運行的程序都是一個進程。每個進程包含一到多個線程。進程也可能是整個程序或者是部分程序的動態執行。線程是一組指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里獨立執行。也可以把它理解為代碼運行的上下文。所以線程基本上是輕量級的進程，它負責在單個程序里執行多任務。通常由操作系統負責多個線程的調度和執行

線程的優先級

優先級的取值為1-10（數值越高優先級越高）。

Public final int getPriority();? 得到線程優先級的數值。

Public final void setPriority(int newPriority);修改線程的優先級。

注：優先級高不代表該線程就一定先運行，只能代表該線程先運行的可能型比較大。

控制線程周期常用的方法

Wait()釋放CPU的執行權，釋放鎖。

Notify()回到wait前的狀態。

Yied()讓線程臨時暫停。（讓線程將資源釋放出來）

Join()讓該線程強行加入執行。

SetDaemon(true)設置該線程為后臺線程（當前臺線程結束時，后臺線程一定會一起結束）。

注：結束線程原理就是讓run方法結束，所以只要控制run的流程即可。

為什么要線程同步

線程間共享代碼和數據可以節省系統開銷，提高效率。但也同時會導致“數據訪問沖突”。如何實現線程間有機交互，并確保共享資源在某時只能被一個線程訪問，就是線程同步。

多個線程間共享的數據稱為臨界資源。

多線程的同步與互斥:

方式一:鎖

在主線程中初始化鎖為解鎖狀態

pthread_mutex_t mutex;

pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

在編譯時初始化鎖為解鎖狀態

鎖初始化 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

訪問對象時的加鎖操作與解鎖操作

加鎖 pthread_mutex_lock(&mutex)

釋放鎖 pthread_mutex_unlock(&mutex)

互斥鎖

每個對象都對應一個互斥鎖標記，可以保證在某一時刻只能有一個線程訪問該對象。

互斥鎖的關鍵字 synchronized 可以寫在某個方法上（代表鎖調用該方法的對象）；? 可以括在要鎖的語句外。

好處：解決了線程安全的問題

弊端：降低了運行效率（判斷鎖，且不能共享信息）；容易出現死鎖。

死鎖：

兩個線程A，B用到同一個對象s(s為共享資源)，且線程A在執行中要用到B運行后所創造條件。在這種前提下A先開始運行，進入同步塊后，對象s被鎖定，接著線程A因等待B運行結束而進入阻塞狀態，于是B開始運行，但因無法訪問對象s，線程B也進入阻塞狀態，等待s被線程A解鎖。最終的結果：兩個線程互相等待，都無法運行。

方式二:信號量

鎖有一個很明顯的缺點，那就是它只有兩種狀態：鎖定與不鎖定。

信號量本質上是一個非負數的整數計數器，它也被用來控制對公共資源的訪問。當公共資源增加的時候，調用信號量增加函數sem_post()對其進行增加，當公共資源減少的時候，調用函數sem_wait()來減少信號量。其實，我們是可以把鎖當作一個0-1信號量的。

它們是在/usr/include/semaphore.h中進行定義的，信號量的數據結構為sem_t, 本質上，它是一個long型整數

相關函數

在使用semaphore之前，我們需要先引入頭文件#include

初始化信號量：?int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

成功返回0，失敗返回-1

參數

sem：指向信號量結構的一個指針

pshared： 不是0的時候，該信號量在進程間共享，否則只能為當前進程的所有線程們共享

value：信號量的初始值

信號量減1操作，當sem=0的時候該函數會堵塞?int sem_wait(sem_t *sem);

成功返回0，失敗返回-1

參數

sem：指向信號量的一個指針

信號量加1操作?int sem_post(sem_t *sem);

參數與返回同上

銷毀信號量?int sem_destroy(sem_t *sem);

參數與返回同上

信號量和鎖的區別

信號量用在多線程多任務同步的，一個線程完成了某一個動作就通過信號量告訴別的線程，別的線程再進行某些動作（大家都在semtake的時候，就阻塞在 哪里）。而互斥鎖是用在多線程多任務互斥的，一個線程占用了某一個資源，那么別的線程就無法訪問，直到這個線程unlock，其他的線程才開始可以利用這 個資源。比如對全局變量的訪問，有時要加鎖，操作完了，在解鎖。有的時候鎖和信號量會同時使用的”

也就是說，信號量不一定是鎖定某一個資源，而是流程上的概念，比如：有A,B兩個線程，B線程要等A線程完成某一任務以后再進行自己下面的步驟，這個任務 并不一定是鎖定某一資源，還可以是進行一些計算或者數據處理之類。而線程互斥量則是“鎖住某一資源”的概念，在鎖定期間內，其他線程無法對被保護的數據進 行操作。在有些情況下兩者可以互換。

兩者之間的區別:

作用域

信號量: 進程間或線程間(Linux僅線程間的無名信號量pthread semaphore)

互斥鎖: 線程間

上鎖時?

信號量: 只要信號量的value大于0，其他線程就可以sem_wait成功，成功后信號量的value減一。若value值不大于0，則sem_wait使得線程阻塞，直到sem_post釋放后value值加一,但是sem_wait返回之前還是會將此value值減一

互斥鎖: 只要被鎖住，其他任何線程都不可以訪問被保護的資源

以下是信號燈（量)的一些概念:

信號燈與互斥鎖和條件變量的主要不同在于”燈”的概念，燈亮則意味著資源可用，燈滅則意味著不可用。如果說后兩中同步方式側重于”等待”操作，即資 源不可用的話，信號燈機制則側重于點燈，即告知資源可用；

沒有等待線程的解鎖或激發條件都是沒有意義的，而沒有等待燈亮的線程的點燈操作則有效，且能保持 燈亮狀態。當然，這樣的操作原語也意味著更多的開銷。

信號燈的應用除了燈亮/燈滅這種二元燈以外，也可以采用大于1的燈數，以表示資源數大于1，這時可以稱之為多元燈。

原子操作

在多進程（線程）訪問共享資源時，能夠確保所有其他的進程（線程）都不在同一時間內訪問相同的資源。原子操作（atomic operation）是不需要synchronized，這是Java多線程編程的老生常談了。所謂原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作；這種操作一旦開始，就一直運行到結束，中間不會有任何 context switch （切換到另一個線程）。通常所說的原子操作包括對非long和double型的primitive進行賦值，以及返回這兩者之外的primitive。之所以要把它們排除在外是因為它們都比較大，而JVM的設計規范又沒有要求讀操作和賦值操作必須是原子操作（JVM可以試著去這么作，但并不保證）。

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