一、进程和线程
1、进程
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。
2、线程
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。
与进程不同的是同类的多个线程共享进程的堆和方法区资源,但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈,所以系统在产生一个线程,或是在各个线程之间作切换工作时,负担要比进程小得多,也正因为如此,线程也被称为轻量级进程。
Java 程序天生就是多线程程序,我们可以通过 JMX 来看一下一个普通的 Java 程序有哪些线程,代码如下。
package Thread; import java.lang.management.ManagementFactory; import java.lang.management.ThreadInfo; import java.lang.management.ThreadMXBean; public class MultiThread { public static void main(String[] args) { // 获取 Java 线程管理 MXBean ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean(); // 不需要获取同步的 monitor 和 synchronizer 信息,仅获取线程和线程堆栈信息 ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false); // 遍历线程信息,仅打印线程 ID 和线程名称信息 for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) { System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + threadInfo.getThreadName()); } } }
上述程序输出如下(输出内容可能不同,不用太纠结下面每个线程的作用,只用知道 main 线程执行 main 方法即可):
[6] Monitor Ctrl-Break //监听线程转储或“线程堆栈跟踪”的线程 [5] Attach Listener //负责接收到外部的命令,而对该命令进行执行的并且把结果返回给发送者 [4] Signal Dispatcher // 分发处理给 JVM 信号的线程 [3] Finalizer //在垃圾收集前,调用对象 finalize 方法的线程 [2] Reference Handler //用于处理引用对象本身(软引用、弱引用、虚引用)的垃圾回收的线程 [1] main //main 线程,程序入口
从上面的输出内容可以看出:一个 Java 程序的运行是 main 线程和多个其他线程同时运行。
3、进程与线程的区别总结
线程具有许多传统进程所具有的特征,故又称为轻型进程(Light—Weight Process)或进程元;而把传统的进程称为重型进程(Heavy—Weight Process),它相当于只有一个线程的任务。在引入了线程的操作系统中,通常一个进程都有若干个线程,至少包含一个线程。
🍑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
4、从 JVM 角度说进程和线程之间的关系(重要)
🌰图解进程和线程的关系
下图是 Java 内存区域,通过下图我们从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系。
从上图可以看出:一个进程中可以有多个线程,多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源,但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。
🌰程序计数器为什么是私有的?
程序计数器主要有下面两个作用:
字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令,从而实现代码的流程控制,如:顺序执行、选择、循环、异常处理。
在多线程的情况下,程序计数器用于记录当前线程执行的位置,从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。
需要注意的是,如果执行的是 native 方法,那么程序计数器记录的是 undefined 地址,只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址.
所以,程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。
🌰虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?
虚拟机栈:每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
本地方法栈:和虚拟机栈所发挥的作用非常相似,区别是: 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 (也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。 在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。
所以,为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到,虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的。
🌻一句话简单了解堆和方法区
堆和方法区是所有线程共享的资源,其中堆是进程中最大的一块内存,主要用于存放新创建的对象 (所有对象都在这里分配内存),方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
5、多进程和多线程区别
多进程:操作系统中同时运行的多个程序
多线程:在同一个进程中同时运行的多个任务
举个例子,多线程下载软件,可以同时运行多个线程,但是通过程序运行的结果发现,每一次结果都不一致。 因为多线程存在一个特性:随机性。造成的原因:CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的,可以理解成多个线程在抢CPU资源。
🍎多线程提高CPU使用率
多线程并不能提高运行速度,但可以提高运行效率,让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时,运算速度可能反而更低。
🍎Java中的多线程
Java程序的进程里有几个线程:主线程,垃圾回收线程(后台线程)等
在 Java 中,当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个 JVM 的进程,而 main 函数所在的线程就是这个进程中的一个线程,也称主线程。
Java支持多线程,当Java程序执行main方法的时候,就是在执行一个名字叫做main的线程,可以在main方法执行时,开启多个线程A,B,C,多个线程 main,A,B,C同时执行,相互抢夺CPU,Thread类是java.lang包下的一个常用类,每一个Thread类的对象,就代表一个处于某种状态的线程
6、总结
进程:
是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位,是一个动态概念,竞争计算机系统资源的基本单位。
线程:
是进程的一个执行单元,是进程内科调度实体。比进程更小的独立运行的基本单位。线程也被称为轻量级进程。
地址空间:
线程共享本进程的地址空间,而进程之间是独立的地址空间。
资源:
线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等,不利于资源的管理和保护,而进程之间的资源是独立的,能很好的进行资源管理和保护。
健壮性:
多进程要比多线程健壮,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。
执行过程:
每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口,执行开销大。
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,执行开销小。
可并发性:
两者均可并发执行。
切换时:
进程切换时,消耗的资源大,效率高。所以涉及到频繁的切换时,使用线程要好于进程。同样如果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。
其他:
线程是处理器调度的基本单位,但是进程不是。
二、run和start区别与联系
1、start()方法来启动线程,真正实现了多线程运行。
start方法的作用就是将线程由NEW状态,变为RUNABLE状态。当线程创建成功时,线程处于NEW(新建)状态,如果你不调用start( )方法,那么线程永远处于NEW状态。调用start( )后,才会变为RUNABLE状态,线程才可以运行
package Thread; class myRunnable1 implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } class myRunnable2 implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(-i); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public class demo22 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(new myRunnable1()); Thread t2 = new Thread(new myRunnable2()); t1.start(); t2.start(); } }
t1和t2这两个线程是并发执行的
注意:
由于在线程的生命周期中,线程的状态由NEW ----> RUNABLE只会发生一次,因此,一个线程只能调用start()方法一次,多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后,不能再重新启动。
2、run()方法当作普通方法的方式调用
run( )其实是一个普通方法,只不过当线程调用了start( )方法后,一旦线程被CPU调度,处于运行状态,那么线程才会去调用这个run()方法;
对与run()方法,因为他是一个普通的对象方法,因此,不需要线程调用start()后才可以调用的。线程对象可以随时随地调用run方法
package Thread; class myRunnable1 implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } class myRunnable2 implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(-i); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public class demo22 { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(new myRunnable1()); Thread t2 = new Thread(new myRunnable2()); t1.run(); t2.run(); } }
3、总结:
通过实例1和实例和我们可以知道start方法是用于启动线程的,可以实现并发,而run方法只是一个普通方法,是不能实现并发的,只是在并发执行的时候会调用。
- 1.使用start可以启动线程,创建一个新的线程,并且会在内部调用Runnable接口的run方法
- 2.使用run不会创建新线程,而是在之前的线程中执行了我们在run里面重写的内容