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Java并发编程专题系列之从底层角度去分析线程的实现原理

每日一句 当别人放弃的时候，你还在坚持，你就已经成功了！ 前提概要 并发并不一定只依赖多线程的技术，但编程领域里谈论并发大多数情况下都与线程脱离不了关系。 线程的介绍 线程是比进程更轻量级的调度执行单位，线程的引入可以把一个进程的资源分配和执行调度分开，各个线程既可以共享进程资源(内存地址，文件IO等)，又可以独立调度（线程是CPU调度执行的基本单位）。 线程的实现 线程的实现方式主要有三种方式：使用内核线程实现，使用用户线程实现和使用用户线程加轻量级进程混合实现。 内核线程实现 内核线程（KLT，Kernel-Level Thread），直接由操作系统内核（Kernel，即内核）支持的线程。 内核来完成线程切换，内核通过操纵调度器（Scheduler）对线程进行调度，并负责将线程的任务映射到各个处理器上。 每个内核线程（逻辑内核）可以视为内核（物理内核）的一个分身，这样操作系统就有能力同时处理多件事情，支持多线程的内核叫做多线程内核（物理内核中有多个逻辑内核）。 轻量级进程技术（LWP） 程序一般不会去直接使用内核线程，而是去使用内核线程的一种高级接口——轻量级进程（LWP），即通常意义上的线程。 一个进程可以拥有多个轻量级进程，每个轻量级进程又有与之对应的内核线程（KLT） 由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持，因此只有先支持内核线程，才能有轻量级进程。 轻量级进程与内核线程之间1:1关系称为一对一的线程模型。 通过内核调度器进行调度相关的内核线程去分配到不同的cpu处理器区执行（物理处理器） 内核线程保证了每个轻量级进程都成为一个独立的调度单元，即使有一个轻量级进程在系统调用中阻塞了，也不会影响整个进程的继续工作。 轻量级进程技术局限 基于内核线程实现，因此各线程操作等需要系统调用，系统调用代价高，需要在用户态和内核态来回切换，其次，每个轻量级进程都需要一个内核线程的支持，因此轻量级进程要消耗一定的内核资源，如内核线程的栈空间，因此一个系统支持轻量级进程的数量是有限的。 使用用户线程实现 广义上，内核线程以外，就是用户线程：轻量级进程也算用户线程，但轻量级进程的实现始终是建立在内核上的，许多操作都要进行系统调度，效率会受到限制。 狭义上，用户线程指完全建立在用户空间的线程库上。这种线程不需要切换内核态，效率非常高且低消耗，也可以支持规模更大的线程数量，部分高性能数据库中的多线程就是由用户线程实现的。 这种进程与用户线程之间 1：N 的关系称为一对多的线程模型。 用户线程优势在于不需要系统内核支援，劣势也在于没有系统内核的支援，所有的线程操作都是需要用户程序自己处理。 阻塞处理等问题的解决十分困难，甚至不可能完成。所以使用用户线程会非常复杂。 用户线程加轻量级进程混合实现 本质是内核线程与用户线程混合使用，可以使用内核提供的线程调度功能及处理器映射，并且用户线程的系统调用要通过轻量级进程来完成，大大降低整个进程被完全阻塞的风险。 用户线程与轻量级进程比例是N:M。 Java中的线程 Java中的线程对象用Thread类来表示，Thread类的所有关键方法都声明了native的，意味着这个方法没有使用或无法使用平台无关的手段来实现，也有可能是为了执行效率。 不同版本Java中的线程的实现 JDK1.2之前：绿色线程—纯用户线程。 JDK1.2之后：基于操作系统原生线程模型来实现。Sun JDK，它的Windows版本和Linux版本都使用一对一的线程模型实现，Java线程就映射到一条轻量级进程之中。Solaris同时支持一对一和多对多。 Java线程调度 线程调度是指系统为线程分配处理器使用权的过程，主要调度方式分两种：分别是协同式线程调度和抢占式线程调度。 协同式线程调度，线程执行时间由线程本身来控制，线程把自己的工作执行完之后，要主动通知系统切换到另外一个线程上。最大好处是实现简单，且切换操作对线程自己是可知的，没啥线程同步问题。坏处是线程执行时间不可控制，如果一个线程有问题，可能一直阻塞在那里。 抢占式调度，每个线程将由系统来分配执行时间，线程的切换不由线程本身来决定（Java中，Thread.yield()可以让出执行时间，但无法获取执行时间）。线程执行时间系统可控，也不会有一个线程导致整个进程阻塞。 Java线程调度就是抢占式调度。 系统能给某些线程多分配一些时间，给一些线程少分配一些时间，可以通过设置线程优先级来完成。 Java语言一共10个级别的线程优先级（Thread.MIN_PRIORITY至Thread.MAX_PRIORITY），在两线程同时处于ready状态时，优先级越高的线程越容易被系统选择执行。但优先级并不是很靠谱，因为Java线程是通过映射到操作系统的原生线程上来实现的，所以线程调度最终还是取决于操作系统。 状态转换 ZJava定义了5种线程状态，在任意一个点一个线程只能有且只有其中一种状态。无限等待和等待可以算在一起。所以共五种。 新建(New)：创建后尚未启动的线程。 运行(Runnable)：Runnable包括操作系统线程状态中的Running和Ready，也就是处于此状态的线程有可能正在执行，也有可能等待CPU为它分配执行时间。线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于“可运行线程池”中，变得可运行，只等待获取CPU的使用权。即在就绪状态的进程除CPU之外，其它的运行所需资源都已全部获得。 无限期等待(Waiting)：该状态下线程不会被分配CPU执行时间，要等待被其他线程显式唤醒。如没有设置timeout的object.wait()方法和Thread.join()方法，以及LockSupport.park()方法。 限期等待(Timed Waiting)：不会被分配CPU执行时间，不过无须等待被其他线程显式唤醒，在一定时间之后会由系统自动唤醒。如Thread.sleep()，设置了timeout的object.wait()和thread.join()，LockSupport.parkNanos()以及LockSupport.parkUntil()方法。 阻塞（Blocked）:线程被阻塞了。与等待状态的区别是：阻塞在等待着获取到一个排他锁，这个事件将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生；而等待则在等待一段时间，或唤醒动作的发生。在等待进入同步区域时，线程将进入这种状态。 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。（yield或者synchronized同步锁）的场景 阻塞的情况分三种： (1)、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM会把该线程放入“等待池”中。进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用notify()或notifyAll()方法才能被唤醒，即无限期等待，此外还有LockSupport.park()以及先关的Thread.join中的本质就是调用了thread（Object）的wait方法 (2)、**同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线- 程放入“锁池”中（synchronized）。 ** (3)、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。即限期等待。此外还有LockSupport.park(timeout)等 结束(Terminated)：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。 这种情况下，五个状态分为 新建，就绪，运行，阻塞，终止，如下图所示。
2021-05-23
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2020-2027毫米波通信技术市场发展趋势分析

即将开播：6月19日，互联网银行架构师魏生谈互联网开放银行实施路径的探索与思考 即将开播：4月29日，民生银行郭庆谈商业银行金融科技赋能的探索与实践--> 2019年，全球毫米波通信技术市场规模为5.733亿美元，预计从2020年到2027年将迎来高速发展，复合年增长率(CAGR)为37.01%。 毫米波(MMW)技术的研发活动不断增加以及带宽密集型应用的需求不断增长，有望推动该市场增长。带宽密集型应用的需求尤其来自消费电子产品和移动设备，例如智能手机和可穿戴电子设备。诸如视频流、视频会议，Internet上的媒体交换以及高速在线游戏等数据密集型服务有望推动对高带宽的需求，从而推动采用电信MMW技术的需求。 此外，下一代无线通信随着时间推移离我们越来越近。电信界正在实施多种技术，以精确验证将部署5G相关频率。预计毫米波将成为5G部署关键推动力。5G的技术要求，例如峰值数据速率(即高于10 Gbps以上的峰值速率、1毫秒的等待时间速率、100 Mbps的小区边缘数据速率等)，是推动推动MMW技术在电信领域采用的驱动因素。 为了满足5G服务的数据吞吐量要求，需要24 GHz以上的大量相邻带宽。研究和实验室试验证明，毫米波可以提供每秒几千兆的数据速率。此外，竞争环境正在孕育最新的创新方法，例如在下行链路中使用MMW，在上行链路中使用6 GHz以下的频谱。因此，通过这些创新的方法，在5G设备中不再需要耗电的MMW发射机，从而降低了成本和功耗。 尽管在技术应用方面存在障碍和挑战，但毫米波技术支持5G应用的动力和势头足够强大。服务提供商、芯片组制造商、网络基础设施供应商以及各方面的利益相关者正在共同努力克服与高频MMW技术相关的挑战。 频段 E-band引领了通信毫米波技术市场，在2019年占了超过73.6%的收入份额。E-band频率的不断增长的应用有望推动该领域的增长。 E-band频率在电信设备领域占有重要的应用，而 V-band的频率范围在40 GHz至70 GHz之间，这些频段的毫米波特别用于军事和国防应用。此外， V-band频率广泛用于雷达和卫星通信中。 全球电信行业正在全球范围内广泛发展，并且由于诸如消费电子、智能教育、智能家居、自动化行业等各种应用的需求不断增长，全球电信行业可能会随着近几年的发展保持快速增长。因此，预计电信MMW行业中的E-band将在预测期内显着增强。 应用 民用领域将引领市场，在2019年占全球收入的84.6%以上。民用领域包括各种应用，例如电信、汽车和运输、医疗保健以及电子和半导体应用。由于住宅和商业部门(如数据中心和IT部门)对高速数据传输和通信的需求不断增加，预计民用领域的增长率在未来几年会很高。 在预测期内，预计将在军事应用中使用电信毫米波技术。由于在各种军事和国防应用中越来越多地采用MM模块和传感器，军事领域预计将以最快的速度增长。由于全球恐怖主义问题，该技术已被国际机场当局广泛采用。预计这种总体情况将在未来的未来推动市场的增长。 许可 light-licensed spectrum光许可频谱主导市场，并在2019年占全球收入的69.35%以上。light-licensed spectrum的高市场份额归因于其成本较低且易于管理。政府已将E-band(70/80 GHz)分配给公众使用，对light-licensed的要求很少。运营商可以迅速获得这些许可证。 所有无线技术都使用无线电波来接收和发送信息。无线频谱分为两个频段，因此许多不同的技术可以同时使用无线电波。通过许可这些频率，它可以帮助政府确保无线运营商互不干扰对方的传输。 未经许可的频谱也称为免许可频谱，该频谱未经任何个人授权即使用无线电波。许多移动运营商在此频谱范围内推出了运营商Wi-Fi和4G。此外，5G技术可能会在未许可或光许可的频谱中启动。政府拍卖完全许可的频谱，而其所有者专有地使用它。该频谱是电信行业的头等大事，因为它提供了更高的服务质量、移动性和控制能力。 区域 北美占主导地位，在2019年占全球收入的39.0%以上。北美地区如此高的市场份额归因于该地区适应现代技术的趋势。美国和加拿大等国家/地区是新兴技术和新兴技术的主要采用者之一。因此，这些因素正在为不同应用中的电信MMW技术创造机会。此外，预计该地区对都市圈中运营商以太网服务的需求不断增长，这将带动整个地区市场。 但是，预计亚太地区的MMW技术市场在预测期内将出现显着增长。在预测期内，亚太地区的复合年增长率有望超过42.0%。该技术在亚太地区的快速增长可以证明其电信基础设施正在发展和升级。此外，基于毫米波技术的新电信设备的安装有望进一步推动整个地区的整体市场发展。
2020-06-17
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你与数据分析专家，只差一个强大的数据库引擎！

数智时代，数据量呈现爆炸式增长，根据IDC预测，到2025年，全球数据将增长61%，达到175ZB。海量数据不仅带来了数据红利，也让企业的数据系统不堪重负，没有一款性能强大的数据库引擎傍身，何以洞悉数据背后的价值？ 面对海量数据，您常用的数据库系统或查询引擎有哪些？他们有哪些优势？在日常工作中遇到过哪些难题？希望社区能提供哪些帮助？有没有想亲自上阵来完善某个开源数据引擎？ 那就赶快来参加由Apache Doris联合开源中国发起的数据库引擎大调查吧【传送门】，让我们携手探索，洞悉数据背后的价值。 活动奖品 本次数据库引擎大调查活动将抽取三名幸运用户，幸运用户将获得技术图书或开源中国神秘周边大礼，请参与调查的小伙伴儿一定填好联系方式，一旦获奖，开源中国将与您联系确认邮寄地址。赶快行动吧~ 关于Apache Doris Apache Doris(Incubating) 是一款基于MPP的交互式SQL数仓系统，可以同时提供高并发的在线服务和高吞吐的Adhoc查询能力。 可以通过预聚合的物化视图、二级索引、向量化执行引擎、列式存储、分区裁剪等多种技术提供海量数据集上高效的查询性能。 Apache Doris(Incubating) 官网：http://doris.incubator.apache.org/master/zh-CN/
2020-06-05
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【最佳实践】Beats导入RabbitMQ日志至阿里云Elatic Stack实现可视化分析

RabbitMQ简介 RabbitMQ是消息队列软件，也称为消息代理或队列管理器。 简单地说； 它是定义队列的软件，应用程序连接到该队列以传输一条或多条消息。 一条消息可以包含任何种类的信息。 例如，它可能具有有关应在另一个应用程序（甚至可能在另一个服务器上）上启动的过程或任务的信息，或者可能只是一条简单的文本消息。 队列管理器软件存储消息，直到接收应用程序连接并从队列中取出消息为止。 接收应用程序然后处理该消息。 消息队列的基本体系结构很简单-有一些称之为生产者（producers）的客户端应用程序，它们可以创建消息并将其传递到代理（即消息队列）。 其他应用程序（称为消费者，也即consumers）连接到队列并订阅要处理的消息。 软件可以充当消息的生产者或消费者，或者既充当消息的消费者又充当生产者。 存储在队列中的消息将被存储，直到消
2020-05-14

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Mario

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马里奥是站在游戏界顶峰的超人气多面角色。马里奥靠吃蘑菇成长，特征是大鼻子、头戴帽子、身穿背带裤，还留着胡子。与他的双胞胎兄弟路易基一起，长年担任任天堂的招牌角色。

时间: 2026-10-18 大小: 211.28KB 下载: 56次
Rocky Linux

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Rocky Linux（中文名：洛基）是由Gregory Kurtzer于2020年12月发起的企业级Linux发行版，作为CentOS稳定版停止维护后与RHEL（Red Hat Enterprise Linux）完全兼容的开源替代方案，由社区拥有并管理，支持x86_64、aarch64等架构。其通过重新编译RHEL源代码提供长期稳定性，采用模块化包装和SELinux安全架构，默认包含GNOME桌面环境及XFS文件系统，支持十年生命周期更新。

时间: 2026-08-21 大小: 1.42GB 下载: 6次
Sublime Text

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Sublime Text具有漂亮的用户界面和强大的功能，例如代码缩略图，Python的插件，代码段等。还可自定义键绑定，菜单和工具栏。Sublime Text 的主要功能包括：拼写检查，书签，完整的 Python API ， Goto 功能，即时项目切换，多选择，多窗口等等。Sublime Text 是一个跨平台的编辑器，同时支持Windows、Linux、Mac OS X等操作系统。

时间: 2026-08-21 大小: 9.84MB 下载: 40次
WebStorm

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WebStorm 是jetbrains公司旗下一款JavaScript 开发工具。目前已经被广大中国JS开发者誉为“Web前端开发神器”、“最强大的HTML5编辑器”、“最智能的JavaScript IDE”等。与IntelliJ IDEA同源，继承了IntelliJ IDEA强大的JS部分的功能。

时间: 2025-12-13 大小: 249.54MB 下载: 22次
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