进程与线程 - 入门知识篇

时间:2021-03-26 汤圆学Java 人气:0

前言

大家好啊，我是汤小圆。

今天给大家推荐的是，进程与线程的入门知识，希望对大家有帮助，谢谢。

简介

首先用术语来讲一下，进程是系统进行资源调度和分配的基本单元，线程是进程的最小执行单元；

比如Windows中的任务管理器，就可以看到正在运行的进程，如下所示

PS：这里要注意一点，程序不等于进程

程序是指令的集合，是静态的；进程是正在执行的程序，是活的

当你双击运行程序（.exe文件）时，程序的指令会加载到内存中，此时你就会得到这个程序的进程

好了，术语讲完了，接下来开始讲人话

知识点

1. 进程和线程的关系是怎么样的呢？

进程可以看作一个容器，线程就是容器内的最小执行单元；

我们用一个例子来说明，比如有一个宿舍（进程），宿舍里有两个人（线程），一个厕所（共享资源）

宿舍和人的关系就是进程和线程的关系

一个进程可以包含多个线程。

2. 既然有了进程，为啥还要有线程呢？

每个进程都有自己独立的数据空间，进程之间不共享这些数据资源，通讯不方便；

但是线程不一样，一个进程内的多个线程共享这个进程的数据资源，通讯方便
多进程之间切换开销大；

但是多线程不会，线程来回切换开销很小

（这里简单解释下，引入一个虚拟空间的概念，多个进程拥有不同的虚拟空间和缓存，但是多个线程共享进程的虚拟空间和缓存，进程切换之后，缓存失效，要重新去寻址虚拟空间，但是线程因为共享空间，缓存还是可以用的，所以比进程快）

3. 多线程都有哪些好处呢？

多线程相互协作，重复利用系统资源，提高系统吞吐率

如果只是单个线程，那么程序在执行比较耗时的操作（比如IO）时，CPU 是处于空闲的状态，就会造成资源的浪费

但是多线程可以切换到其他线程，继续执行其他任务，从而充分利用CPU

比如我们在看电影的时候，眼睛在工作，耳朵也在工作，这样就可以充分利用我们的身体去享受电影；

但是如果眼睛和耳朵要分开工作，那就难受了（脑补一下声音画面不同步的场景）

4. 多线程要怎么确保数据安全呢？

有多种方式：

局部变量，即单个线程内定义的局部变量只有自己可见，那肯定是安全的
只读对象，即共享的对象是只读的，那肯定也是安全的
线程安全类，即类本身是线程安全的，那么基于这个类的操作肯定也是安全，比如StringBuffer类
同步与锁机制，即用户自己通过加锁，来确保数据安全；这个会导致程序变得复杂且容易出现问题

5. 线程的生命周期都有哪些呢？

通过JDK源码可以看到，线程的生命周期有6个状态，如下所示

 public enum State {
        NEW, // 创建了线程，但是啥也没干
        RUNNABLE, // 启动了线程，处于运行状态
        BLOCKED, // 阻塞了线程，处于阻塞状态
        WAITING, // 等待状态，没有时间限制，直到有其他事件通知
        TIMED_WAITING, // 等待状态，有时间限制，时间到了，会返回到运行状态
        TERMINATED; // 终止状态，线程结束
    }

6. 这些状态之间的关系是咋样的呢？

可以用一张图来描述，如下所示，可以看到除了NEW状态和TERMINATED状态，其他状态都是跟RUNNABLE状态互通的

7. 那么线程的创建 New 有几种方式呢？

三种

（不推荐）继承Thread类，但是这样的话不符合LSP原则（里氏替换原则，详细内容可参考：https://www.jianshu.com/p/cf9f3c7c0df5）
（推荐）实现Runnable接口，比第一种灵活，也更加安全
（推荐）实现Callable接口，相比于第二种，多了返回值和异常抛出

8. BLOCKED 状态一般什么情况下会出现呢？

遇到锁的情况下，如果锁没有释放，那么线程就会阻塞

9. WAITING 和 TIMED_WAITING有啥区别，不都是等待状态吗？

WAITING 状态会无休止的等待下去，直到其他事件通知它，它才会停止等待，进入RUNNABLE状态（被动）

TIMED_WAITING 状态会有一个等待最长时间，如果到了等待最长时间，还没有人通知它，它会自动停止等待，进入RUNNABLE状态（被动+主动）

总结

上面只是简单介绍了线程和进程，真正要学的话东西还是很多的

参考书籍：

Java并发编程实战
实战Java高并发程序设计（第二版）

参考链接：

里氏替换原则：https://www.jianshu.com/p/cf9f3c7c0df5

后记

最后，感谢大家的观看，谢谢。

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