【JAVA学习之路 | 提高篇】进程与线程(Thread)

简介: 【JAVA学习之路 | 提高篇】进程与线程(Thread)

1.相关概念

(1). 程序(program) : 为完成特定任务,用某种语言编写的一组指令的集合.即指一块静态的代码.


(2). 进程(progress) : 程序的一次执行过程,或者是正在运行中的应用程序(如正在运行的QQ,正在运行的网易第五人格).


  • 每一个进程都有一份独立的内存空间,系统运行一个程序便是进程创建到运行到销毁的过程.
  • 程序是静态的,而进程是动态的.
  • 进程作为操作系统调度和分配资源的最小单位,系统在运行时会为每个线程分配内存.
  • 现代的操作系统,大多支持多进程的,支持同时运行多个程序.(比如你边玩着第五人格,边开着QQ聊天界面跟女朋友聊天).

(3). 线程(thread) : 进程可进一步细化为线程,是程序内部的一条执行路径.一个进程至少有一个线程,可以有很多线程.

  • 一个进程同一时间如果并行运行多个线程,就是支持多线程的(比如毒王360,点开360便创建了一个进程,而你同时使用杀毒,清理垃圾等功能时,便是一个进程执行多个线程).
  • 线程作为CPU调度和执行的最小单位.
  • 一个进程的多个线程可以共享相同的内存单元.他们从同一个堆中分配对象,可以访问相同的对象.使得线程间的通信更方便简洁高效.但多个线程操作内存单元可能会带来安全隐患.
  • 线程独享区域 : 虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器.
  • 线程共享区 : 堆(Heap),方法区(Method Area).

注 :

  • 不同进程之间是不共享内存的.
  • 而不同进程之间可以通信,但通信成本可能较高.

2.线程调度

(1). 分时调度 : 所有线程轮流使用CPU的使用权,并且平均分配每个线程占用CPU的运行时间.

(2). 抢占式调度 : 让优先级高的线程较大概率的占用CPU调用时间,如果所有线程优先级相同,那么将随机选择一个线程.java使用的便是该种调度.

3.多线程程序的优点

背景 : 以单核CPU为例,只使用单个线程先后完成多个任务,肯定比多个线程完成的时间更短,那为什么要使用多线程程序呢.

  1. 提高程序响应效率,对图形化界面更有意义,可以同时做多个事情.
  2. 提高计算机CPU的利用率.
  3. 改善程序结构.将既长又复杂的程序分成多个线程独立运行,利于理解和修改.

4.单核CPU与多核CPU

(1). 单核CPU : 在一个时间单元内,只执行一个线程的任务.可以把CPU看作是医生的诊室,每个人只能进去一个人进去看病.代码进过一系列前导操作,到CPU运行时发现只有一个医生,所以只能排队一次看病.


这时如果要提升系统性能,有两种方法 : 要么多核处理(一个医生给一个病人看病,换为多个医生给多个病人看病),要么提升CPU性能(让医生看病快点).


问 : 那么多核的CPU是单核的整数倍吗.理论上是不可能的.至少两方面损耗.

  • 其他共有资源的限制 : 4核CPU对应的寄存器,内存并没有扩充为单核的四倍.(就像四个医生给四个病人看病,但医院的b超机器还只是原来的一台).
  • 多个CPU的协调管理损耗 : 多个核心同时运行两个相关的任务,可能需要考虑到任务同步,这就需要损耗额外的性能.

5.并行与并发

(1). 并行(parallel) : 指两个及以上的任务同时发生,即同一时刻,多个任务在多个CPU上同时进行.

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(2). 并发(concurrency) : 指两个及以上的任务在同一时间段发生.即一个时间段,多个任务在单个CPU上快速轮转,交替执行.宏观上表现为并行.


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