黄 静
合肥科技研发中心
进程与线程的简介
(1) 进程是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有自己独立的一块内存空间，即进程空间或(虚空间)。
(2) 线程是指进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。比如java.exe进程中可以运行很多线程。线程总是属于某个进程，没有自己独立的虚拟地址空间，与进程内的其他线程一起共享该进程的所有资源。
(3) 进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大的提高了程序的运行效率：
从执行角度来看，线程不能够独立执行，必须依存于进程，由进程提供多个线程执行。
从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个进程中，有多个执行流程可以同时执行。
线程生命周期的简介
(1) 一个线程被创建之后，进入新建状态，JVM则给他分配内存空间，并进行初始化操作。
(2) 当线程对象调用了start()方法，该线程处于就绪状态(即可执行状态)，JVM会为其创建方法调用栈和程序计数器，处于可执行状态下的线程随时可以被CPU调度执行。CPU执行该线程的时候，该线程进入执行状态。
(3) 执行过程中，该线程遇到wait()方法进入等待状态；当线程调用同步方法时，在没有获取到锁的情况下，进入阻塞状态。
(4) 进入等待状态或阻塞状态后，可通过notify()或者notifyAll()方法唤醒，重新获取对象锁之后再进入就绪状态，等待CPU调度进入执行状态。
(5) 当线程执行完或者return线程正常结束。如果运行时发生未经处理的异常，则线程因为异常而结束。
用流程图直观的描述如下：
Java线程风险
(1) 安全性问题：会存在如下安全问题：内存共享、指令重排序、并行运行、操作顺序不可预测、会在串行编程模型中引入非串行因素，产生奇怪的结果等。例如经典账户存取款案例，如下：
从运行结果来看，账户只有100，分别取钱2次，金额分别是80和90，最后账户的余额还是10，产生了线程不安全问题。
(2) 活跃性问题：在串行程序中，无意中发生的无限循环，使得程序不能按照设计的流程继续执行，无法执行后面的代码，或者由于资源竞争而导致的死锁等。例如，如果线程1在等待线程2释放其持有的资源，而线程2永远不释放该资源，那么A就会永久地等待下去。
(3) 性能问题：在多线程程序中，不仅存在单线程程序相同的性能问题，而且还存在由于使用线程而引入的其他性能问题。例如服务时间过长，响应不灵敏，吞吐率过低，资源消耗过高，或者可伸缩性较低等。
多线程高并发风险处理方案
(1) 修改线程模型：不在线程之间共享该状态变量。
(2) 同步机制：通过synchronize和Lock可以实现同步，即当某一线程修改或访问可变变量时加锁，独占对象，让其他线程进不来。但是该方法容易造成死锁，所以要设计合理的释放锁的机制。
(3) 使用线程池：重用存在的线程，减少对象创建消亡的开销，可有效的控制最大并发线程数，提高系统资源利用率。
(4) 使用线程安全类：例如HashTable、StringBuffer都是线程安全的。
(5) 设计线程安全类：越早设计线程安全类，后期花费的代价就越小。设计线程安全类时，一般有如下流程：
找出构成对象状态的所有变量；
找出约束状态变量的不变性条件；
建立对象状态的并发访问管理策略：java监听器模式或线程安全委托。
写在最后
多线程高并发需要良好的设计来提升线程的性能，但无论如何线程总会带来额外的开销，本文意在让大家对线程高并发有一个初步的认识，深入学习还需要不断积累。
