Java多线程技术

简介: Java多线程技术

 多线程是Java语言的重要特性,大量应用于网络编程、服务器端程序的开发,最常见的UI界面底层原理、操作系统底层原理都大量使用了多线程。可以流畅的点击软件或者游戏中的各种按钮,其实,底层就是多线程的应用。UI界面的主线程绘制界面,如果有一个耗时的操作发生则启动新的线程,完全不影响主线程的工作。当这个线程工作完毕后,再更新到主界面上。可以上百人、上千人、上万人同时访问某个网站,其实,也是基于网站服务器的多线程原理。如果没有多线程,服务器处理速度会极大降低。

 多线程应用于计算机的各个方面,但是对于初学者,我们只需掌握基本的概念即可。在入门阶段,暂时没有必要钻研过深。 “程序(Program)”是一个静态的概念,一般对应于操作系统中的一个可执行文件,比如:我们要启动酷狗听音乐,则对应酷狗的可执行程序。当我们双击酷狗,则加载程序到内存中,开始执行该程序,于是产生了“进程”。

1 进程

 执行中的程序叫做进程(Process),是一个动态的概念。现代的操作系统都可以同时启动多个进程。比如:我们在用酷狗听音乐,也可以使用eclipse写代码,也可以同时用浏览器查看网页。进程具有如下特点:


     1. 进程是程序的一次动态执行过程, 占用特定的地址空间。


     2. 每个进程由3部分组成:cpu、data、code。每个进程都是独立的,保有自己的cpu时间,代码和数据,即便用同一份程序产生好几个进程,它们之间还是拥有自己的这3样东西,这样的缺点是:浪费内存,cpu的负担较重。


     3. 多任务(Multitasking)操作系统将CPU时间动态地划分给每个进程,操作系统同时执行多个进程,每个进程独立运行。以进程的观点来看,它会以为自己独占CPU的使用权。


     4. 进程的查看


         Windows系统: Ctrl+Alt+Del,启动任务管理器即可查看所有进程。


         Unix系统: ps or top。

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2 进程与线程的关系

 一个进程可以产生多个线程。同多个进程可以共享操作系统的某些资源一样,同一进程的多个线程也可以共享此进程的某些资源(比如:代码、数据),所以线程又被称为轻量级进程(lightweight process)。


     1. 一个进程内部的一个执行单元,它是程序中的一个单一的顺序控制流程。


     2. 一个进程可拥有多个并行的(concurrent)线程。


     3. 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间,可以访问相同的变量和对象,而且它们从同一堆中分配对象并进行通信、数据交换和同步操作。


     4. 由于线程间的通信是在同一地址空间上进行的,所以不需要额外的通信机制,这就使得通信更简便而且信息传递的速度也更快。

     5. 线程的启动、中断、消亡,消耗的资源非常少。

3 线程和进程的区别

     1. 每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程间的切换会有较大的开销。


     2. 线程可以看成是轻量级的进程,属于同一进程的线程共享代码和数据空间,每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC),线程切换的开销小。


     3. 线程和进程最根本的区别在于:进程是资源分配的单位,线程是调度和执行的单位。


     4. 多进程: 在操作系统中能同时运行多个任务(程序)。


     5. 多线程: 在同一应用程序中有多个顺序流同时执行。


     6. 线程是进程的一部分,所以线程有的时候被称为轻量级进程。


     7. 一个没有线程的进程是可以被看作单线程的,如果一个进程内拥有多个线程,进程的执行过程不是一条线(线程)的,而是多条线(线程)共同完成的。


     8.  系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存区域,但是不会为线程分配内存(线程所使用的资源是它所属的进程的资源),线程组只能共享资源。那就是说,除了CPU之外(线程在运行的时候要占用CPU资源),计算机内部的软硬件资源的分配与线程无关,线程只能共享它所属进程的资源。


4 进程与程序的区别

     程序是一组指令的集合,它是静态的实体,没有执行的含义。而进程是一个动态的实体,有自己的生命周期。一般说来,一个进程肯定与一个程序相对应,并且只有一个,但是一个程序可以有多个进程,或者一个进程都没有。除此之外,进程还有并发性和交往性。简单地说,进程是程序的一部分,程序运行的时候会产生进程。


注:


     在Java中使用多线程非常简单,我们先学习如何创建和使用线程,然后再结合案例深入剖析线程的特性。


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