《线程和多线程》课件.pptVIP

线程和多线程深入了解线程与多线程的知识，掌握高效编程技巧。

什么是线程线程是进程中的一个执行单元,是操作系统能够进行运算调度的最小单位线程可以理解为一条独立的执行路径,是进程内部的一个独立的控制流程线程共享进程的内存空间,因此线程之间可以轻松地共享数据

线程的特点轻量级与进程相比，线程的创建和销毁开销更小，占用更少的系统资源。共享地址空间同一进程内的所有线程共享相同的内存空间，可以方便地进行数据交换。并发执行多个线程可以同时执行，提高程序的执行效率。

线程与进程的区别进程进程是操作系统分配资源的基本单位。每个进程都有自己的独立地址空间、数据和资源。线程线程是进程的一个执行单元，共享进程的地址空间和资源。多个线程可以并发执行。

线程的优势1提高效率多个线程可以同时执行不同的任务，充分利用系统资源，提高程序执行效率。2增强响应能力线程可以将耗时的操作放到后台执行，避免主线程阻塞，提高程序的响应速度。3简化编程模型使用线程可以将复杂的任务分解成多个简单的子任务，提高程序的可读性和可维护性。

线程的使用场景网络服务器处理多个用户的并发请求。图形用户界面响应用户交互，如点击按钮或拖动窗口。游戏开发创建多个游戏角色，处理动画和物理效果。

创建线程的方法1继承Thread类自定义线程类，继承Thread类，重写run()方法2实现Runnable接口自定义线程类，实现Runnable接口，实现run()方法3使用线程池通过线程池创建和管理线程，提高效率

启动线程的步骤1创建线程对象使用Thread类或其子类创建线程对象。2设置线程属性设置线程的名称、优先级等属性。3启动线程调用线程对象的start()方法启动线程。

线程的状态就绪状态线程已准备好运行，但正在等待CPU资源。运行状态线程正在执行，占用CPU资源。阻塞状态线程正在等待某个事件发生，例如I/O操作完成或获取锁。终止状态线程已完成执行，不再运行。

线程的生命周期1新建线程被创建，但尚未启动。2就绪线程已准备好运行，但尚未获得CPU时间。3运行线程正在执行其代码。4阻塞线程被暂停，等待某个事件发生（例如，I/O操作完成或资源可用）。5死亡线程已完成执行，不再处于活动状态。

线程安全问题数据一致性多个线程同时访问共享资源会导致数据不一致的问题。竞态条件多个线程争夺同一资源时，最终结果可能取决于线程执行的顺序。死锁多个线程相互等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行。

共享资源的访问竞争条件多个线程同时访问同一个资源时，可能会导致数据的不一致性。数据竞争当多个线程尝试读取或写入同一个共享资源时，可能会导致数据的不一致性。死锁当两个或多个线程相互等待对方释放资源时，会导致所有线程都被阻塞。

临界区和临界资源临界区代码中访问共享资源的代码段称为临界区。它必须是原子操作，确保一次只有一个线程可以访问共享资源。临界资源多个线程可能需要访问的共享资源，如全局变量、文件、设备等。临界资源的访问需要进行同步控制。

线程同步机制互斥锁保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源，防止数据竞争。信号量控制对共享资源的访问次数，允许多个线程同时访问资源，但限制访问数量。条件变量允许线程等待特定条件的发生，例如资源可用或特定事件发生。

互斥锁互斥访问确保同一时间只有一个线程能够访问共享资源。保护临界区防止多个线程同时进入临界区，避免数据竞争和不一致性。原子操作锁的获取和释放必须是原子操作，保证操作的完整性和一致性。

信号量1计数器信号量是一个计数器，用于控制对共享资源的访问次数。2同步机制它允许线程等待资源可用，并确保资源不会被过度使用。3资源限制信号量可以设置最大资源数量，防止太多线程同时访问。

条件变量等待和通知条件变量用于线程之间同步，允许一个线程等待特定条件，而另一个线程通知该条件已满足。使用场景在生产者-消费者问题、线程池、多线程资源共享等场景中，条件变量能有效地协调线程间的协作。

线程池线程池的概念线程池是一种管理线程的机制，它预先创建一定数量的线程，并将其放入池中，以便在需要时能够快速地获取和使用线程。线程池的优势可以有效地减少线程创建和销毁的开销，提高程序的效率。它还能限制线程数量，防止系统资源被耗尽。

线程池的优势提高效率减少线程创建和销毁的开销，提高程序响应速度。节省资源重用线程，避免频繁创建和销毁线程，节省系统资源。控制并发通过限制线程池大小，有效控制并发线程的数量。

线程池的实现创建线程池使用线程池的构造函数创建线程池，并指定线程池的大小、线程池的类型以及任务队列。提交任务使用线程池的execute()方法将任务提交到线程池中，线程池会将任务放入任务队列中。执行任务线程池中的工作线程会从任务队列中取出任务并执行。关闭线程池使用线程池的shutdown()方法关闭