杂谈：Java 线程和进程

前言

多线程是提升程序性能非常重要的一种方式，也是Java 编程中的一项重要技术。在程序设计中，多线程就是指一个应用程序中有多条并发执行的线索，每条线索都被称作—个线程，它们会交替执行，彼此可以通信。

一、进程与线程

1.进程

进程(process) 是计算机中程序的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。一个在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，一个进程可以有多个线程，比如在Windows系统中，一个运行的xx.exe就是一个进程。(QQ,微信)

虽然进程在程序执行时产生，但进程并不是程序。程序是“死”的，进程是“活”的。程序是指编译好的二进制文件，它存放在磁盘上,不占用系统资源，是具体的；而进程存在于内存中，占用系统资源，是抽象的。当一次程序执行结束时，进程随之消失,进程所用的资源被系统回收。

对计算机用户而言，计算机似乎能够同时执行多个进程，如听音乐、玩游戏、语音聊天等等，都能在同一台计算机上同时进行。但实际上，一个单核的 CPU 同一时刻只能处理一个进程，用户之所以认为同时会有多个进程在运行，是因为计算机系统采用了多道程序设计技术。

所谓多道程序设计，是指计算机允许多个相互独立的程序同时进人内存，在内存的管理控制之下，相互之间穿插运行。多道程序设计必须有硬件基础作为保障。

采用多道程序设计的系统，会将 CPU 的周期划分为长度相同的时间片，在每个 CPU时间片内只处理一个进程，也就是说，在多个时间片内，系统会让多个进程分时使用 CPU。假如现在内存中只有3个进程A、B、C，那么CPU 时间片的分配情况大致如下图。

虽然在同一个时问片中，CPU 只能处理一个进程，但 CPU 划分的时间片是非常微小的，且 CPU 运行速度极快(1 秘可执行约10亿条指令），因此，在宏观上并发执行多个程序、处理多个进程。

进程对 CPU 的使用权是由操作系统内核分配的，操作系统内核必须知道内存中有多少个进程，并且知道此时正在使用 CPU 的进程，这就要求内核必须能够区分进程，并可获取进程的相关属性。

2.线程

通过上述节的介绍可以知道，每个运行的程序都是一个进程，在一个进程中还可以有多个执行单元同时运行,这些执行单元可以看作程序执行的线程(thread)。每一个进程中都至少存在一个线程。例如，当一个Java 程序启动时，就会产生一个进程，该进程默认创建一个线程，这个线程会运行main()方法中的代码。

在程序中，代码都是按照调用顺序依次往下执行的，没有出现两段程序代码交替运行的效果，这样的程序称作单线程程序。如果希望程序中实现多段程序代码交替运行的效果，则需要创建多个线程，即多线程程序。所谓多线程是指一个进程在执行过程中可以产生多个线程，这些线程在运行时是相互独立的，它们可以并发执行。多线程程序的执行过程如图。

图中的多条线程看起来是同时执行的;其实不然，图中多线程程序的执行过程它们和进程一样，也是由 CPU 轮流执行的，只不过 CPU 运行速度很快，因此给人同时执行的感觉。

进程中的一个执行任务（控制单元），负责当前进程中程序的执行。一个进程至少有一个线程，一个进程可以运行多个线程，多个线程可共享数据。，线程只能等待cpu的调度，线程的先后的执行顺序不能干预。

3.线程与进程的区别

根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是处理器任务调度和执行的基本单位
资源开销：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。
包含关系：如果一个进程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
内存分配：同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源，而进程之间的地址空间和资源是相互独立的
影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
执行过程：每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，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，两者均可并发执行。
一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程（通常说的主线程）。
资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
CPU是分给线程，即真正在CPU上运行的是线程。
进程是拥有资源的独立单位，线程是不拥有系统资源，但是可以访问隶属于进程的资源。

二、一个Java多线程的例子

继承Thread类

/*
继承Thread类实现，实现多线程
 */
public class T_01_MyThread extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        //线程体
        for (int i=0;i<1000;i++){
            System.out.println("继承Thread的线程"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        T_01_MyThread thread01 = new T_01_MyThread();
        //调用start()方法，开启线程
        thread01.start();

        for(int i=0;i<1000;i++){
            System.out.println("主线程"+i);
        }
    }
}
/*
使用匿名内部类实现多线程
public class MyThread_01  extends Thread{
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new MyThread_01(){
               @Override
               public void run() {
                   for(int i=0;i<1000;i++){
                       System.out.println("继承Thread的类的线程"+i);
                   }
               }
           };
           thread1.start();
           for(int i=0;i<1000;i++){
               System.out.println("主线程"+i);
           }
    }
}
 */

效果：我们发现执行结果是无序的，主线程和继承Thread类的线程交替执行

知识点：

程序启动运行main方法时候，java虚拟机启动一个进程，主线程main在main()调用时候被创建。
随着调用start()方法，另外这个线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行。但是,start()方法的调用后并不是立即执行多线程代码，而是使得该线程变为可运行态（Runnable），什么时候运行是由操作系统决定的！
run（）方法是多线程程序的一个约定。所有的多线程代码都在run方法里面。

92IT

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