《多线程技术》课件

多线程技术目录•多线程技术概述•线程同步与互斥•线程池•多线程编程实践•多线程应用场景•多线程技术面临的挑战与解决方案Part多线程技术概述01线程的定义与特点定义线程是程序执行流的最小单元，一个进程内可以同时存在多个线程，它们共享进程的资源特点线程之间共享进程的代码、数据和系统资源，使得多个线程可以并发执行，提高程序的执行效率线程的创建方式继承通过继承Thread类创建线程，重写run方法实现线程逻辑实现Runnable接口实现Callable接口通过实现Runnable接口创建线程，实现与Runnable接口类似，但可以返回计算结run方法实现线程逻辑果线程的生命周期新建就绪线程通过调用start方法线程被创建时处于新建状启动后，进入就绪状态，态等待CPU调度运行就绪状态的线程获取到终止阻塞CPU资源后开始执行，进入运行状态线程执行完毕或异常结束线程在等待某个资源或条时进入终止状态件时进入阻塞状态Part线程同步与互斥02线程同步的概念线程同步是指多个线程之间相互协作、共同完成任务的技术在多线程环境中，如果多个线程同时访问同一资源，可能会导致数据不一致、竞争条件等问题，因此需要使用线程同步来协调线程之间的操作互斥锁互斥锁是一种常见的线程同步机制，用于确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源当一个线程需要访问共享资源时，会先获取互斥锁，如果锁已经被其他线程占用，则该线程会被阻塞，直到获得锁为止条件变量条件变量是一种线程同步机制，用于实现线程之间的条件等待和通知当一个线程需要等待某个条件成立时，会调用条件变量的等待函数，将自己挂起，同时释放所持有的锁当其他线程修改了条件并调用通知函数时，等待的线程会被唤醒并重新获取锁读写锁读写锁是一种特殊的互斥锁，允许多个线程同时读取共享资源，但在写入时则需要独占式的访问读写锁可以提高并发性能，因为在读取频繁、写入较少的场景下，多个线程可以同时读取共享资源而不会产生冲突Part线程池03线程池的概念与作用概念线程池是一种多线程处理技术，通过预先创建一定数量的线程，放入一个线程池中，以避免频繁地创建和销毁线程，提高系统的效率和响应速度作用线程池可以有效地管理和复用线程资源，降低系统开销，提高系统的并发性能和吞吐量线程池的创建与使用创建线程池的创建可以通过Java的`java.util.concurrent`包中的`Executors`类或`ThreadPoolExecutor`类来实现使用使用线程池时，需要向线程池提交任务，线程池会根据需要分配线程来执行任务可以通过`Future`对象来获取任务执行的结果线程池的参数配置核心线程数最大线程数任务队列存活时间销毁策略核心线程数是线程池中最大线程数是线程池中任务队列用于存放待执存活时间是线程池中非当线程池中的线程数量始终保持活动的线程数允许存在的最大线程数行的任务，当核心线程核心线程的空闲存活时超过核心线程数时，如量，即使这些线程处于量当任务队列已满且数已满且最大线程数未间，超过这个时间没有何处理多余的空闲线程空闲状态当前线程数小于最大线满时，新提交的任务会被使用的非核心线程将可以选择立即销毁或存程数时，线程池会创建被放在任务队列中等待被销毁活一定时间后销毁新的线程执行任务执行Part多线程编程实践04生产者消费者模型总结词详细描述生产者消费者模型是多线程编程中的经典模型，生产者负责生成一定量的数据放入共享缓冲区，用于描述生产数据和消费数据的过程而消费者从缓冲区中取出数据进行处理为了防止缓冲区溢出或数据饥饿，需要合理控制生产者和消费者的速度同步机制应用场景使用信号量、互斥锁等机制来确保生产者和消费广泛应用于数据处理、网络通信和实时系统等领者在访问共享资源时的同步问题域任务调度模型总结词详细描述任务调度模型是多线程编程中的一种常见模型，用于分配根据任务的优先级、到达时间等因素，将任务分配给不同和执行任务的线程或进程执行需要考虑任务的调度策略、线程的同步与通信以及负载均衡等问题同步机制应用场景使用优先级调度、轮询调度等算法进行任务调度，同时使广泛应用于操作系统、云计算和实时系统等领域用互斥锁、条件变量等机制实现线程间的同步与通信分布式计算模型输入通过将任务分解并分配给不同的节点，可以实现大规标题分布式计算模型是一种将计算任务分解成多个子任务，详细描述模数据的处理和复杂计算任务的执行需要考虑节点并在多个计算节点上并行执行的方法的通信、任务的分配和结果的汇总等问题总结词同步机制使用消息传递、远程过程调用等方式实现节点间的通广泛应用于大数据处理、高性能计算和云计算等领域应用场景信，同时需要设计高效的算法进行任务的分配和结果的汇总Part多线程应用场景05网络通信服务器端应用实时通信异步通信在实时通信中，多线程技多线程技术可以用于处理多线程技术可以用于实现术可以用于同时处理多个多个客户端请求，提高服异步通信，提高通信效率，会话，保证通信的实时性务器的并发处理能力减少等待时间和稳定性大数据处理STEP03多线程技术可以用于实现数据挖掘数据挖掘算法，提高数据挖掘的效率和准确性STEP02多线程技术可以实现并行并行计算计算，将计算任务分解为多个子任务，同时运行，STEP01提高计算效率数据分片处理多线程技术可以将大数据量分片处理，提高数据处理速度游戏开发游戏逻辑处理01多线程技术可以用于实现游戏逻辑的并发处理，提高游戏运行的流畅度游戏渲染02多线程技术可以用于实现游戏渲染的并行处理，提高游戏画面的渲染速度游戏音效处理03多线程技术可以用于实现游戏音效的并发处理，提高游戏音效的播放效果多线程技术面临的挑战与解决Part06方案死锁问题死锁定义在多线程环境中，当一组线程互相等待对方释放资源时，导致所有线程都无法继续执行的现象死锁原因资源竞争、线程推进顺序不当、系统资源不足等解决方案避免死锁的常用方法包括设置锁顺序、使用锁管理器、检测并恢复死锁等线程安全问题线程安全定义线程安全问题原因解决方案在多线程环境中，当多个线程同多个线程同时读写共享数据时，使用同步机制（如互斥锁、读写时访问共享数据时，能够保证数可能导致数据不一致、数据损坏锁等）来控制对共享数据的访问，据完整性和一致性的问题或数据丢失避免数据竞争和数据不一致线程间通信问题线程间通信问题原因线程间通信不顺畅或缺乏有效的通信机制，可能导线程间通信定义致线程间信息传递错误或工作不协调在多线程环境中，当多个线程需要协同工作时，需要一种机制来传递信息或协调工作解决方案使用信号量、管道、消息队列等机制来实现线程间通信，确保信息传递的准确性和实时性THANKS感谢您的观看。