线程概述

几乎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,每个顺序执行流就是一个线程。

Thread和Process

几乎所有的操作系统都有进程的概念,所有运行中的任务通常对应一条进程。当一个程序进入内存运行,就是一个进程了。

进程是处于运行中的程序,具有一定的独立能力,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程特征:

  1. 独立性:进程是系统中独立存在的实体,可以拥有自己独立的资源,每个进程都拥有自己的私有地址地址。 在没有经过进程本身允许的情况下,一个用户进程不可以访问其他进程地址空间。
  2. 动态性:进程和程序的区别在于,程序只是一个静态的指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集合。 在程序中加入了时间概念,进程具有自己的生命周期和各种不同的状态,这些概念是程序不具备的。
  3. 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。

多线程则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。线程也被称为轻量级进程(Lightweight Process),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、并发执行流。当进程被初始化后,主线程就被创建。对于绝大多数应用程序来说,通常仅要一个主线程,但我们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,每条线程也互相独立的。

线程特征:

  1. 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、程序计数器、局部变量,但不能拥有系统资源,它与父进程的其他线程共享该进程所有的全部资源。因为多个线程共享父进程的全部资源。 线程可以完成一定的任务,可与其他线程共享父进程中的变量和部分环境,相互之间协作共同完成进程所要完成的任务。
  2. 线程是独立运行的,它并不知道进程中是否还有其他进程存在。
  3. 线程的执行是抢占方式的,也就是说,当前运行的线程在任何时候都可以被挂起,以便其他线程运行。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可以并发执行。

综述:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程可以包含多个线程。至少包含一个线程。

并发Concurrency与并行Parallel

并发性(concurrency)和并行性(parallel)是两个概念

  1. 并行指在同一时刻,有多条指令(线程)在多个处理器上同时执行;
  2. 并发指在同一时刻只能有一个指令(线程)执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得宏观上具有多个进程同时执行的效果。

多线程优势

  1. 线程划分尺度小于进程,使得多线程划分的并发性高。进程在执行时有自己独立的单元,多个线程共享内存,从而提高了运行效率。
  2. 线程比进程具有更高的性能,这是由于同一个进程中的线程都有共性:多个线程将共享同一个进程的虚拟空间。
  3. 线程共性的环境包括:进程代码段、进程共有数据等。线程很容易就利用共性的数据进行通信。
  4. 当操作系统创建一个进程时,必须给该进程分别独立的内存空间,并分配大量相关的资源;但创建一个线程则简单得多,因此多线程来实现并发要比多进程实现并发的性能高得多。
  5. 进程之间不能共享内存,但线程之间共享内存非常容易。
  6. 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源,但创建线程则代价要小得多,因此使用线程来实现多任务并发比多进程的效率高。
  7. Java语言内置多线程功能支持,而不是单纯的作为底层操作系统的调度方式,从而简化Java的多线程编程。

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