程序、进程和线程

程序:一段静态的代码,一组指令的有序集合,不运行的话只是一堆代码。

程序并不能单独执行,只有将程序加载到内存中,系统为他分配资源后才能够执行,这种执行的程序称之为进程。也就是说进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,每个进程都有自己单独的地址空间。所以说程序与进程的区别在于,程序是指令的集合,是进程运行的静态描述文本,而进程则是程序在系统上顺序执行时的动态活动。

进程:运行中的程序称为进程,拥有系统资源(cpu、内存)。

但是进程存在着很多缺陷,主要集中在两点:

  1. 进程只能在同一时间干一件事情,如果想同时干两件事或多件事情,进程就无能为力了。
  2. 进程在执行的过程中如果由于某种原因阻塞了,例如等待输入,整个进程就会挂起,其他与输入无关的工作也必须等待输入结束后才能顺序执行。

为了解决上述两点缺陷,引入了线程这个概念。

线程:线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

一个进程可以拥有多个线程,而一个线程必须拥有一个父进程。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,但不能拥有系统资源。它与父进程的其他线程共享该进程的所有资源。

多线程、并行与并发

  • 多线程:指的是这个程序(一个进程)运行时产生了不止一个线程
  • 并行与并发:
    • 并行:多个cpu实例或者多台机器同时执行一段处理逻辑,是真正的同时。
    • 并发:通过cpu调度算法,让用户看上去同时执行,实际上从cpu操作层面不是真正的同时。并发往往在场景中有公用的资源,那么针对这个公用的资源往往产生瓶颈,我们会用TPS或者QPS来反应这个系统的处理能力。
  • 线程安全:经常用来描绘一段代码。指在并发的情况之下,该代码经过多线程使用,线程的调度顺序不影响任何结果。这个时候使用多线程,我们只需要关注系统的内存,cpu是不是够用即可。反过来,线程不安全就意味着线程的调度顺序会影响最终结果,如不加事务的转账代码:
void transferMoney(User from, User to, float amount){
to.setMoney(to.getBalance() + amount);
from.setMoney(from.getBalance() - amount);
}
  • 同步:Java中的同步指的是通过人为的控制和调度,保证共享资源的多线程访问成为线程安全,来保证结果的准确。如上面的代码简单加入@synchronized关键字。在保证结果准确的同时,提高性能,才是优秀的程序。线程安全的优先级高于性能。

线程的生命周期和五种状态

Java线程具有五中基本状态

新建状态(New):当线程对象对创建后,即进入了新建状态,如:Thread t = new MyThread();

就绪状态(Runnable):当调用线程对象的start()方法(t.start();),线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程,只是说明此线程已经做好了准备,随时等待CPU调度执行,并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行;

运行状态(Running):当CPU开始调度处于就绪状态的线程时,此时线程才得以真正执行,即进入到运行状态。注:就绪状态是进入到运行状态的唯一入口,也就是说,线程要想进入运行状态执行,首先必须处于就绪状态中;

阻塞状态(Blocked):处于运行状态中的线程由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入到就绪状态,才有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又可以分为三种:

1.等待阻塞:运行状态中的线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;

2.同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态;

3.其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。

死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

Java中创建线程

这里介绍两种常见的Java中创建线程的方式。

1.继承Thread类,重写该类的run()方法。

public class MyThread extends Thread{
private int i; @Override
public void run(){
for(i=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}

运行结果:

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Thread-0 9

2.实现Runnable接口,并重写该接口的run()方法,该run()方法同样是线程执行体,创建Runnable实现类的实例,并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。

public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
}

运行结果:

Thread-0 0
Thread-0 1
Thread-0 2
Thread-0 3
Thread-0 4
Thread-0 5
Thread-0 6
Thread-0 7
Thread-0 8
Thread-0 9

参考:

Java中的多线程你只要看这一篇就够了

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