Java并发专栏(一)—— Process vs Thread

一.前言

程序是代码和数据的集合，是一种静态实体。不具有代码执行和数据处理的能力，更多是一种行为的描述。

如果将程序和处理器结合，处理器将程序加载至内存，然后执行程序代码处理数据。这时就是可执行的程序。对于可执行的程序，如何描述？

二.进程

定义

进程是程序运行的实例，简单的说，是一个运行的程序。它是计算机操作系统资源分配的最小单位。

表现形式

一般一个程序运行起来，操作系统都会为期创建一个或者多个进程。比如一个java应用启动后，对应一个java的进程。如：

PID    COMMAND      %CPU  TIME     #TH   #WQ  #PORTS MEM    PURG   CMPRS  PGRP  PPID  STATE

62600  java         0.0   00:00.28 19    2    75     16M    0B     0B     57916 57916 sleeping

资源分配

操作系统创建每个进程时，都为其分配运行时的系统资源：

处理器
内存
文件句柄

等等....

进程状态转换

进程的状态有：new，ready，running，waiting，teminated。这些状态随着操作系统的调度和进程的运行情况会发送切换：

进程创建管理

一个进程可以创建一个或者多个其他子的进程，每个子进程都分配独立的资源，父子进程之间资源的隔离导致其必须通过系统调用才能会话。

操作系统为每个进程维护维护一份数据结构，该数据结构包含了进程的所有信息，叫做PCB(全称Process Control Block)，包含进程以下信息：

进程识别号；
进程状态；
程序计数器；
cpu调度信息；
内存管理信息；
I/O状态信息；

.....等等

三.线程

定义

线程是在进程内的执行实体。上面提到应用程序启动时，会为其创建进程并为其分配相应的系统资源，单同时创建一系列的线程，运行程序代码处理数据。它是计算机操作系统可调度执行的最小单元。

表现

一个进程中创建了多个线程，分别执行程序处理数据。

1.一个进程

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND

20557 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S  0.3 39.1 357:36.03 java

2.多个线程

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND

20583 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S 99.9 39.1   0:13.88 java

20559 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S  0.0 39.1   0:18.40 java

20563 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S  0.0 39.1   0:05.00 java

20564 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S  0.0 39.1   1:11.42 java

20565 jetty     20   0 2858m 734m 7468 S  0.0 39.1   0:00.25 java

关系

一般进程创建后会伴随启动一个主线程，主线程中再可以创建额外的子线程；
线程都是在进程内，共享进程被分配的资源；
在一个进程中的多线程思想和多任务多程序非常类似；

为什么要有多线程

从以上的进程和线程的描述中可以看出：

创建进程需要进行大量资源的初始化、分配，非常消耗性能；
因为每个进程都拥有自己的隔离资源，所以进程会话需要进行系统调用，进程之间的交互代价高昂；

采用多线程的优势：

线程共享进程的资源，减少创建进程时带来的资源分配；
线程间可以通过共享资源进行会话；
在多核cpu时，可以进行并行处理；
线程之间隔离，不影响进程；

参考

Processes and Threads

Processes and Threads

Processes and Threads

附件

Processes and Threads.pdf