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Python进阶(三十四)-Python

线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。   每个线程都有他自己的一组CPU寄存器,称为线程的上下文,该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。 指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器,线程总是在进程的上下文中运行的,这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。   线程可以被抢占(中断)。   在其他线程正在运行时,线程可以暂时搁置(也称为睡眠) – 这就是线程的退让。   线程可以分为:

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单例模式(含多线程处理)

单例,顾名思义一个类只有一个实例。为什么要使用单例模式,或者说什么样的类可以做成单例的?在工作中我发现,使用单例模式的类都有一个共同点,那就是这个类没有状态,也就是说无论你实例化多少个对象,其实都是一样的。又或者是一个类需要频繁实例化然后销毁对象。还有很重要的一点,如果这个类有多个实例的话,会产生程序错误或者不符合业务逻辑。这种情况下,如果我们不把类做成单例,程序中就会存在多个一模一样的实例,这样会造成内存资源的浪费,而且容易产生程序错误。总结一下,判断一个类是否要做成单例,最简单的一点就是,如果这个类有多个实例会产生错误,或者在整个应用程序中,共享一份资源。

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为什么会有多线程?什么是线程安全?如何保证线程安全?

显然,线程安全的问题只会出现在多线程环境中,那么为什么会有多线程呢? 最早期的计算机十分原始,还没有操作系统。想要使用计算机时,人们先把计算机可以执行的指令刻在纸带上,然后让计算机从纸带上读取每一条指令,依次执行。这时候的计算机每次只能执行一个任务,是地地道道的单线程。 这种情况下就产生了三个问题: 1. 计算资源的严重浪费 计算机在执行任务时,总少不了一些输入输出操作,比如计算结果的打印等。这时候CPU只能等待输入输出的完成。所以往往一个任务执行下来,可能CPU大部分人时间都是空闲的。而在当时CPU可是一种非常昂贵的资源,于是人们就想怎么能够提高CPU的利用率呢? 2. 任务分配的不公平 现在假如我们有十个任务需要执行,这可是很常见的。而计算机每次只能执行一个任务,直到执行结束,中间不能中断。那么问题来了,是先执行张三给的任务呢?还是先干李四的活呢?张三和李四可能拥有同样的优先级,因此无论怎么分配任务总会有人不满意,觉得不公平。 3. 程序编写十分困难 计算机一次只能执行一个任务,所以编写程序的时候往往要把很多工作集成到一个程序中,这给程序的编写人员带来了极大的挑战。能不能把程序分模块编写,然后让模块之间只进行必要的通信呢? 为了解决这些问题,计算机操作系统应运而生。操作系统就是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。那么操作系统如何同时执行多个任务呢?操作系统给每个任务分配一个进程,然后给进程分配相应的计算资源、IO资源等,这样进程就能执行起来了。操作系统会控制多个进程之间的切换,给每个进程分配一定的执行时间,然后再切换另一个进程,这样多个进程便可以轮流着交替执行。因为轮流的时间很短,用户会觉得仿佛在独占计算机资源来执行自己的任务。 进程虽然一定程度上缓解了我们提到的那三个问题,但是还是会存在问题。给大家举两个例子。一个例子是进程只能干一件事,或者说进程中的代码是串行执行的。这有什么问题吗?当然有。比如我们用软件安装包安装一个程序,安装过程中突然不想安装了,然后点击了取消按钮,结果你发现程序并没有取消安装。为什么呢?因为进程正在执行安装程序的代码,用户的输入只有等待安装程序的代码完成之后才能执行。所以你发现等进程响应了你取消安装的输入时,其实安装程序早已执行完成。用专业术语来说,就是用户接口的响应性太差了,用户的输入不能第一时间响应,甚至出现界面假死现象。另一个例子是现在大部分的处理器是多处理器,比如现在有一个双处理器,而只有一个任务。那么这个任务只能由一个进程来执行,而一个进程只能由一个处理器来执行,那么就有50%的计算资源被浪费了。 这时候,就要说到线程了。线程是进程中实施调度和分派的基本单位。一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程;而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。内存资源分配给进程,同一个进程的所有线程共享该进程所有资源。而CPU分配给线程,即真正在处理器运行的是线程。多线程的出现便解决了我们之前提到的三个问题,但是多线程往往会带来许多意想不到的问题,这就是接下来我们要说的线程安全了。

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第9章 Java高级编程

第9章 Java高级编程   学习导读   本章将介绍Java语言中的一些高级特性:异常处理、多线程机制、流式IO以及网络通信,其中每个部分都能扩展成一个专题。读者在本章学习到的只是其中很小的一部分,但是能够从中了解一些基本概念和基本操作,为今后的深入学习打下基础。异常处理提供对错误的捕捉和处理机制;多线程机制使得程序的多个子任务能够“同时”执行;流式IO提供了对输入输出的读写机制;网络通信特性允许Java程序通过Socket实现底层通信,并利用Java提供的扩展组件实现高层服务。 教学重点与难点:   ●异常处理、多线程机制、流式IO以及网络通信的基本概念和模型   ●异常的捕获和处理   ●多线程的实现及Runnable接口的应用   ●流式输入输出的操作、文件读写及随机访问   ●基于Socket的面向连接的网络底层通信及高层服务 9.1 异常处理   在Java中,提供了错误捕捉和处理机制,即异常处理机制。在程序运行过程中发生错误时,Java允许其不按照正常路径完成任务,由发现错误的方法抛出封装了错误信息的对象(异常)到其调用程序,发出已经发生问题的信号,然后立即退出;而且,程序并不在调用该方法的代码处继续执行,而是由异常处理机制开始搜索一个能够处理这种特定错误情况的异常处理器。   异常(Exception)也称例外、差错、违例等,是特殊的运行错误对象,它对应于java中的特定的运行错误处理机制。Java中引入了异常和异常类。   Java中的异常处理   一般来讲错误可以在编译时捕获,但是有些错误得在运行期间解决,比如除0等。要考虑到这些方面对可能发生的异常事件作出相应的处理。   Java采用面向对象的方法来处理异常如果一个方法在运行时产生了异常,则这个方法生成代表该异常的一个对象,并把它交给运行时系统,系统会寻找相应的代码来处理异常。   把生成异常对象并把它交给运行时系统的过程称为抛出(throw)异常。系统在方法的调用栈中查找直到找到包含相应异常处理的方法为止,这一过程称为捕获(catch)异常。   Throwable与Exception   The Throwable class is the superclass of all   errors and exceptions in the Java language.   Java中的异常类都是java.lang.Throwable的子类,派生两个子类:Error and Exception。其中Error系统保留,Exception供应用程序使用。   Error:JVM系统内部错误、资源耗尽等,应用程序不处理Error类。   Exception:其他编程错误等一般性问题。一般所说的异常都指Exception及其子类。   Exception也有自己的方法和属性。它有两个构造方法:   public Exception();   public Exception(String s);   s通常是对该例外所对应的错误的描述。   Exception类还继承了父类的方法,常用的:   public String toString(); 返回描述当前Exception 类信息的字符串。   public void printStackTrace(); 在当前的输出上打印当前例外对象的堆栈使用轨迹,即程序使用执行了哪些对象、类,使得产生了例外。   系统定义的异常:   Exception的子类分为RuntimeException和非RuntimeException。   前者是一种设计和实现时的问题,如数组越界等,这种异常可以通过编程避免。   后者是在程序运行过程中由环境原因造成的异常。   用户定义的异常   这类异常是由Exception或其子类所派生出来的类,用于处理与具体应用相关的异常。   异常处理   捕获和处理   异常处理机制:   1、程序执行时出现异常,会自动生成一个异常类对象,该对象被提交给java的运行是系统,此过程称为抛出异常,也可由程序强制执行。   2、系统接收到异常对象,会寻找处理这一异常的代码并把当前异常对象交给它处理,该过程称为捕获异常。   3、如果系统找不到可以捕获异常的方法,则运行时系统将终止,程序也会退出。   异常处理   抛出异常   所有的系统定义的运行异常都可以由系统自动抛出。   用户程序自定义的异常不能由系统自动抛出,必须 throw语句定义何种情况算是产生了异常对应的错误,并且应该抛出这个异常类的对象。   throw 异常对象;   注:1、throw语句一般被定义为满足一定条件时执行。如放在if分支中。   2、使用throw语句的方法,或者调用其他类的有异常抛出的方法时,应在方法头定义中增

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C#多线程详解(一) Thread.Join()的详解

什么是进程? 当一个程序开始运行时,它就是一个进程,进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。 而一个进程又是由多个线程所组成的。 什么是线程? 线程是程序中的一个执行流,每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等),但代码区是共享的,即不同的线程可以执行同样的函数。 什么是多线程? 多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。 多线程的好处: 可以提高CPU的利用率。在多线程程序中,一个线程必须等待的时候,CPU可以运行其它的线程而不是等待,这样就大大提高了程序的效率。 多线程的不利方面: 线程也是程序,所以线程需要占用内存,线程越多占用内存也越多; 多线程需要协调和管理,所以需要CPU时间跟踪线程; 线程之间对共享资源的访问会相互影响,必须解决竞用共享资源的问题; 线程太多会导致控制太复杂,最终可能造成很多Bug;

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