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  • 1.基本概念

    进程和线程定义

    进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.

    ps:进程可以理解为受操作系统管理的基本运行单元。360浏览器是一个进程、WPS也是一个进程,正在操作系统中运行的".exe"都可以理解为一个进程

    线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.

     ps:进程中独立运行的子任务就是一个线程。像QQ.exe运行的时候就有很多子任务在运行,比如聊天线程、好友视频线程、下载文件线程等等。

    进程和线程关系

    一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.

    相对进程而言,线程是一个更加接近于执行体的概念,它可以与同进程中的其他线程共享数据,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。

     进程和线程区别

    进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

    1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

    2) 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。

    3) 另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。

    4) 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。

    5) 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

    进程和线程优缺点

    线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程正相反。同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。

    为什么要使用多线程

    如果使用得当,线程可以有效地降低程序的开发和维护等成本,同时提升复杂应用程序的性能。具体说,线程的优势有:

    1、发挥多处理器的强大能力

    现在,多处理器系统正日益盛行,并且价格不断降低,即时在低端服务器和中断桌面系统中,通常也会采用多个处理器,这种趋势还在进一步加快,因为通过提高时钟频率来提升性能已变得越来越困难,处理器生产厂商都开始转而在单个芯片上放置多个处理器核。试想,如果只有单个线程,双核处理器系统上程序只能使用一半的CPU资源,拥有100个处理器的系统上将有99%的资源无法使用。多线程程序则可以同时在多个处理器上执行,如果设计正确,多线程程序可以通过提高处理器资源的利用率来提升系统吞吐率。

    2、在单处理器系统上获得更高的吞吐率

    如果程序是单线程的,那么当程序等待某个同步I/O操作完成时,处理器将处于空闲状态。而在多线程程序中,如果一个线程在等待I/O操作完成,另一个线程可以继续运行,使得程序能在I/O阻塞期间继续运行。

    3、建模的简单性

    通过使用线程,可以将复杂并且异步的工作流进一步分解为一组简单并且同步的工作流,每个工作流在一个单独的线程中运行,并在特定的同步位置进行交互。我们可以通过一些现有框架来实现上述目标,例如Servlet和RMI,框架负责解决一些细节问题,例如请求管理、线程创建、负载平衡,并在正确的时候将请求分发给正确的应用程序组件。编写Servlet的开发人员不需要了解多少请求在同一时刻要被处理,也不需要了解套接字的输入流或输出流是否被阻塞,当调用Servlet的service方法来响应Web请求时,可以以同步的方式来处理这个请求,就好像它是一个单线程程序。

    4、异步事件的简化处理

    服务器应用程序在接受多个来自远程客户端的套接字连接请求时,如果为每个连接都分配其各自的线程并且使用同步I/O,那么就会降低这类程序的开发难度。如果某个应用程序对套接字执行读操作而此时还没有数据到来,那么这个读操作将一直阻塞,直到有数据到达。在单线程应用程序中,这不仅意味着在处理请求的过程中将停顿,而且还意味着在这个线程被阻塞期间,对所有请求的处理都将停顿。为了避免这个问题,单线程服务器应用程序必须使用非阻塞I/O,但是这种I/O的复杂性要远远高于同步I/O,并且很容易出错。然而,如果每个请求都拥有自己的处理线程,那么在处理某个请求时发生的阻塞将不会影响其他请求的处理。

    线程状态图

    说明
    线程共包括以下5种状态。
    1. 新建状态(New)         : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。例如,Thread thread = new Thread()。
    2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后,其它线程调用了该对象的start()方法,从而来启动该线程。例如,thread.start()。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行。
    3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。
    4. 阻塞状态(Blocked)  : 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。阻塞的情况分三种:
        (01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
        (02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
        (03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。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。
    5. 死亡状态(Dead)    : 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。

    Object类,定义了wait(), notify(), notifyAll()等休眠/唤醒函数。
    Thread类,定义了一些列的线程操作函数。例如,sleep()休眠函数, interrupt()中断函数, getName()获取线程名称等。
    synchronized,是关键字;它区分为synchronized代码块和synchronized方法。synchronized的作用是让线程获取对象的同步锁。

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