《多线程编程》课件

多线程编程线编编术许时执多程程是一种并发程技，允程序在同一间行多个任务许资应它允程序更有效地利用系统源，并提高程序的响速度和性能课程概述目标内容线编线础识开讲深入理解多程程的概念和原从程基知始，逐步解线编关键术线创理，掌握多程程的技程的建、启动、生命周期和线创调状态转换讨线，包括程建、同步、度和，并深入探程同步线问题线管理机制、程安全以及程池的使用等应用目标讲员独编写重点解Java、Python和C++等使学能够立安全高效的编语线编线练线主流程言中的多程程实多程程序，并熟运用多程践员线编编问题，帮助学掌握多程程的程解决实际应实际用方法为什么要学习多线程编程？提高程序效率增强用户体验

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22.让应应充分利用多核处理器，提升程用程序响更迅速，避免对计过时序运行速度，尤其是算密用户等待长间，提升用户满集型任务意度提升程序并发能力扩展程序功能

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44.时执线编现单线支持多个任务同行，例如多程程可以实一些络连现戏网服务器处理多个客户端程无法实的功能，例如游接，提高程序的并发处理能力中的多角色控制线程基础线进执单进线程是程中行的最小元一个程可以包含多个程线进资内开络连程共享程的源，例如存空间、打的文件和网接线独执线执栈计数程可以立行，每个程都有自己的行堆和程序器线程的创建和启动定义线程类1继创线使用Thread类或承Thread类建程创建线程对象2线传线执码实例化程类并递程行的代启动线程3调开线执用start方法，启程行线创时状态线将线状态为绪状态资程建处于新建，start方法启动程，程变就，等待操作系统分配CPU源运行线程的生命周期创建1线创程被建但尚未启动就绪2线创程已建并准备运行运行3线执程正在行任务阻塞4线暂资程停运行，等待源或事件死亡5线执错误程完成行或遇到线环线创过创线时创状态当调时线进绪状态调程的生命周期是一个循，它表示程从建到死亡的整个程在建程，它处于建，尚未启动用start方法，程入就，等待操作系统度器分配时线获时将进状态执当线资时将进状态当线执错误时CPU间片如果程得CPU间片，它入运行，行任务程遇到阻塞事件，如等待I/O操作或其他源，它入阻塞程完成行或遇到，它将进状态入死亡，不再运行线程的状态转换新建New1线刚创来程被建出，尚未启动可运行Runnable2线绪调执程已准备就，等待操作系统度行运行Running3线执时程正在行任务，占用CPU间阻塞Blocked4线暂执获程由于某种原因停行，例如等待I/O操作或取锁终止Terminated5线执毕现线结程行完或出异常，程生命周期束线程的同步定义线协调线对资访问数竞程同步指多个程共享源的，防止据争和不一致数现错误同步机制确保据的一致性和完整性，防止程序出常见的线程同步机制互斥锁信号量条件变量锁线协许线互斥是一种最基本、最常用的同步机制信号量是一种更通用的同步机制，它可以用条件变量用于程之间的作它允程许线访问资来对资访问权满时满一次只允一个程共享源它可以控制共享源的限信号量可以在等待某个条件足阻塞，并在条件足线时资来时访问资线数唤防止多个程同修改共享源，从而确保用限制同共享源的程量后被醒数据的一致性锁的概念和分类锁的概念互斥锁锁线对锁许线时是一种用于控制多个程共互斥只允一个程在同一资访问数竞访问资数享源的机制，防止据间共享源，确保据的一争和不一致性致性读写锁自旋锁读写锁许线时读锁断尝试获锁允多个程同取共自旋会不取，直到资线进时锁竞享源，但只能有一个程行成功，适用于短间的争写入操作线程安全问题及解决办法数据竞争线时访问资导数多个程同共享源，致据不一致死锁线对释资导线继续执多个程互相等待方放源，致所有程都无法行解决方案锁•使用同步机制，例如，互斥量，信号量等计线•设程安全的类和方法资尽线储•避免使用共享源，可能使用程本地存死锁的原因和预防死锁的原因预防死锁线时竞资导继续执资顺环赖多个程同争源，致互相等待，无法行使用源分配序，避免循依线获资资线获资线资编顺获资锁例如，程A取源1，等待源2，而程B取源2，等待例如，所有程都按源号序取源，就能避免死资锁源1，就形成了死线程的调度时间片轮转将时时线执时CPU间分成多个间片，每个程轮流行一个间片优先级调度线级进调级线获时根据程的优先行度，高优先的程会得更多CPU间抢占式调度当线时级线抢时一个程正在运行，更高优先的程可以占其CPU间协作式调度线弃时许线程主动放CPU间，以允其他程运行线程池的概念和应用资源复用任务管理性能优化应用场景线预创线线调线线数线应应程池先建多个程，避程池可以管理和度多个任程池可以控制程量，避程池广泛用于服务器端频创销线顺执资过线资数库免繁建和毁程，提升务，确保任务的利行和免多的程占用系统源，用程序、Web服务器、据应连领效率源的合理分配提升用程序的性能接池等域多线程的优缺点分析优点优点12应提高程序效率，充分利用多核增强系统响能力，多个任务势时进验畅CPU的优，提升程序运行速同行，用户体更加流浏览时度，例如，在网页，后台载继续进下可以行缺点缺点34码杂线线换开销频线增加代复度，程同步、程切的，繁的程锁问题开创销较死等，提高了程序发建和毁，会占用多的系难维资度和护成本统源多线程编程的最佳实践代码模块化合理利用线程池充分利用同步机制代码测试和调试将独线线锁来编写单测试调任务分解成立的模块，每程池可以有效地管理程，使用、信号量等同步机制元用例，并使用对应线频创销线带来线数竞试来线编个模块一个程，提高代避免繁建和毁程确保程安全，防止据争工具定位和解决多程码读维损锁问题的可性和可护性的性能耗和死程中的中的多线程编程Java线程创建线程同步创关键使用Thread类或Runnable接口建使用synchronized字、Lock接线线程口和Condition接口同步程线程池线程通信创线使用Executors类建程池，提高使用wait、notify和notifyAll方线现线程管理效率法实程间通信中线程的创建和启动Java创建线程类继现写定义一个类承自Thread类或实Runnable接口，并重run方法，其中包线执码含程行的代实例化线程对象创线将为数传给数创线建程类的实例，并其作参递Thread类构造函，建一个新的对程象启动线程调线对线该调开执线码用程象的start方法启动程，方法会用run方法始行程代中线程的同步机制Java同步方法同步代码块锁类原子操作类关键对语使用synchronized字修使用synchronized象Java提供Lock接口和AtomicInteger、饰现访问码现线方法，实同步法定义同步代块ReentrantLock类实更灵AtomicLong等类提供了程锁执线对对锁码活的机制安全的原子操作在方法行期间，只有一个指定象加，确保代块获锁线数竞锁读锁显锁证单程可以取，其他程等待的原子性操作，防止据争支持多种模式，例如、无需式加，可以保个锁释写锁锁锁放，以及公平、非公平操作的原子性中的锁概念Java互斥锁读写锁锁锁读写锁许线时读互斥是一种最基本的机制，允多个程同取共证时线资线写它保同一间只有一个程可享源，但只有一个程可以访问资以共享源入可重入锁公平锁锁许线获锁线请锁顺进可重入允同一个程多次公平按照程求的序锁现锁锁则取同一个，不会出死行分配，而非公平可以随机分配中的线程池Java提高资源利用率控制线程数量

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22.线线创销过线程池可以减少程建和通配置程池大小，可以避开销资创过线毁的，提高源利用率免建多的程，从而防止资尽系统源耗简化线程管理提高响应速度

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44.线简线线创程池提供统一的接口，化程池中的程已经建并处线创绪状态应了程的建、管理和回收于就，可以快速响新请的任务求中的多线程编程Python线程的概念机制GIL线许时执释锁Python中的程允程序同Python的全局解器GIL限线行多个任务制了多程的真正并行性线程的创建和启动线程同步创锁使用`threading`模块建和管使用、信号量等机制防止多个线线数竞理程，并使用`start`方法启程之间的据争线动程中的机制Python GIL全局解释器锁影响释锁释内线编为GIL是Python解器中的一把，用于保护Python解器的部GIL的存在限制了Python的多程程，因在多核CPU上，只数结内计数线线据构，例如存分配器和引用器有一个程可以真正运行，即使有多个程可用时线执节码线须这同一刻，只有一个程能够行Python字，其他程必使得Python在CPU密集型任务中效率不高，但在I/O密集型任释线等待GIL放务中仍然可以有效地使用多程中的线程同步Python锁条件变量12锁资许线机制用于保护共享源，确条件变量允程在特定条件时线满资保同一间只有一个程可以足前等待，例如源可用访问信号量事件34时访问对许线信号量用于控制同共享事件象允程之间相互通资线数线源的程量知，例如一个程完成任务后线继续执通知另一个程行中的多线程编程C++线程创建与启动线程同步机制线程管理标库线创锁线线线C++提供了准程类，方便建和启动C++中的互斥和条件变量是常用的程同C++提供了程池等机制，方便管理程，线应对资数竞码资程用程序可以使用std::thread步机制，用于保护共享源，防止据争提高代效率和源利用率来线锁象表示和管理程和死中的线程同步机制C++互斥锁锁许线访问资互斥是一种最基本的同步机制，一次只能允一个程共享源信号量对资访问数信号量是一种更通用的同步机制，它可以控制共享源的次条件变量许线唤条件变量允程等待某个条件成立，然后被醒总结与展望线编项术应应多程程是一强大的技，可以提高用程序的性能和响能力计线编将来随着多核处理器和云算的普及，多程程变得越越重要继续习线编术编计学新的多程程技，例如异步程和并行算问答环节欢问们来讨线编迎大家提，我深入探多程程的奥秘关线编问题们乐任何于多程程的，我都于解答。