机会所有的操作系统都支持同时运行多个任务,一个任务通常就是一个程序,每个运行中的程序就是一个进程。当一个程序运行时,内部可能包含了多个顺序执行流,每个顺序执行流就行一个线程。我们可以这样理解多线程:单线程的程序如同只雇佣一个服务员的餐厅,他必须做完一件事情后才可以做下一件事情;多线程的程序则如同雇佣多个服务员的餐厅,他们可以同时做多件事情。
- 线程和进程
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,所有运行中的任务通常对应一个进程(Process)。当一个程序进入内存运行时,即变成一个进程。进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
一般而言,进程包含如下3个特征。
- 独立性:进程是系统中独立存在的实体,它可以拥有自己独立的资源,每一个进程都拥有自己私有的地址空间。在没有经过进程本身允许的情况下,一个用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。
- 动态性:进程与程序的区别在于,程序知识一个静态的指令集合,而进程是一个系统中活动的指令集合。在进程中加入了时间的概念。进程具有自己的生命周期和各种不同的状态,这些概念在程序中都是不具备的。
- 并发性:多个进程可以在单个处理器上并发执行,多个进程之间不会互相影响。
多线程扩展了多进程的概念,使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。线程(Thread)也被称作轻量级进程,线程是进程的执行单元。就像进程在操作系统中的地位一样,线程在程序中是独立的、并发的执行流。当进程被初始化后,主线程就被创建了。对于绝大多数的应用程序来说,通常仅要求有一个主线程,但也可以在该进程内创建多条顺序执行流,这些顺序执行流就是线程,每个线程也是相互独立的。
线程是进程的组成部分,一个进程可以拥有多个线程,一个线程必须有一个父进程。线程可以拥有自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量,但不拥有系统资源,它与父进程的其他线程共享该进程所拥有的全部资源。因为多个线程共享父进程里的全部资源,因此编程更加方便;但必须更加小心,我们必须确保线程不会妨碍统一同一进程里的其他线程。
线程可以完成一定的任务,可以与其他线程共享父进程中的共享变量及部分环境,相互之间协同来完成进程所要完成的任务。
线程是独立运行的,它并不知道进程中是否还有其他线程存在。线程的执行是抢占式的,也就是说,当前运行的线程在任何时候都可能被挂起,以便另外一个线程可以运行。
简而言之,一个程序运行至少有一个进程,一个进程里可以包含多个线程,但至少要包含一个线程。
- 多线程的优势
- 进程之间不能共享内存,但线程之间共享内存非常容易。
- 系统创建进程时需要为该进程重新分配系统资源,但创建线程则代价小很多,因此使用多线程来实现多任务比多进程效率高。
- Java语言内置了多线程功能支持,而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式,从而简化了Java的多线程编程。