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进程与线程 入门知识篇

进程与线程 入门知识篇

作者: 汤圆学Java | 来源:发表于2021-03-27 22:46 被阅读0次

    前言

    大家好啊,我是汤小圆。

    今天给大家推荐的是,进程与线程的入门知识,希望对大家有帮助,谢谢。

    简介

    首先用术语来讲一下,进程是系统进行资源调度和分配的基本单元,线程是进程的最小执行单元;

    比如Windows中的任务管理器,就可以看到正在运行的进程,如下所示


    进程-win10.png

    PS:这里要注意一点,程序不等于进程

    程序是指令的集合,是静态的;进程是正在执行的程序,是活的

    当你双击运行程序(.exe文件)时,程序的指令会加载到内存中,此时你就会得到这个程序的进程

    好了,术语讲完了,接下来开始讲人话

    知识点

    1. 进程和线程的关系是怎么样的呢?

    进程可以看作一个容器,线程就是容器内的最小执行单元;

    我们用一个例子来说明,比如有一个宿舍(进程),宿舍里有两个人(线程),一个厕所(共享资源)

    宿舍和人的关系就是进程和线程的关系

    一个进程可以包含多个线程。

    2. 既然有了进程,为啥还要有线程呢?

    1. 每个进程都有自己独立的数据空间,进程之间不共享这些数据资源,通讯不方便;

      但是线程不一样,一个进程内的多个线程共享这个进程的数据资源,通讯方便

    2. 多进程之间切换开销大;

      但是多线程不会,线程来回切换开销很小

      (这里简单解释下,引入一个虚拟空间的概念,多个进程拥有不同的虚拟空间和缓存,但是多个线程共享进程的虚拟空间和缓存,进程切换之后,缓存失效,要重新去寻址虚拟空间,但是线程因为共享空间,缓存还是可以用的,所以比进程快)

    3. 多线程都有哪些好处呢?

    多线程相互协作,重复利用系统资源,提高系统吞吐率

    如果只是单个线程,那么程序在执行比较耗时的操作(比如IO)时,CPU 是处于空闲的状态,就会造成资源的浪费

    但是多线程可以切换到其他线程,继续执行其他任务,从而充分利用CPU

    比如我们在看电影的时候,眼睛在工作,耳朵也在工作,这样就可以充分利用我们的身体去享受电影;

    但是如果眼睛和耳朵要分开工作,那就难受了(脑补一下声音画面不同步的场景)

    4. 多线程要怎么确保数据安全呢?

    有多种方式:

    1. 局部变量,即单个线程内定义的局部变量只有自己可见,那肯定是安全的

    2. 只读对象,即共享的对象是只读的,那肯定也是安全的

    3. 线程安全类,即类本身是线程安全的,那么基于这个类的操作肯定也是安全,比如StringBuffer类

    4. 同步与锁机制,即用户自己通过加锁,来确保数据安全;这个会导致程序变得复杂且容易出现问题

    5. 线程的生命周期都有哪些呢?

    通过JDK源码可以看到,线程的生命周期有6个状态,如下所示

    public enum State {
     NEW, // 创建了线程,但是啥也没干
     RUNNABLE, // 启动了线程,处于运行状态
     BLOCKED, // 阻塞了线程,处于阻塞状态
     WAITING, // 等待状态,没有时间限制,直到有其他事件通知
     TIMED_WAITING, // 等待状态,有时间限制,时间到了,会返回到运行状态
     TERMINATED; // 终止状态,线程结束
     }
    

    6. 这些状态之间的关系是咋样的呢?

    可以用一张图来描述,如下所示,可以看到除了NEW状态和TERMINATED状态,其他状态都是跟RUNNABLE状态互通的

    线程状态图.png

    7. 那么线程的创建 New 有几种方式呢?

    三种

    1. (不推荐)继承Thread类,但是这样的话不符合LSP原则(里氏替换原则,详细内容可参考:https://www.jianshu.com/p/cf9f3c7c0df5

    2. (推荐)实现Runnable接口,比第一种灵活,也更加安全

    3. (推荐)实现Callable接口,相比于第二种,多了返回值异常抛出

    8. BLOCKED 状态一般什么情况下会出现呢?

    遇到锁的情况下,如果锁没有释放,那么线程就会阻塞

    9. WAITING 和 TIMED_WAITING有啥区别,不都是等待状态吗?

    WAITING 状态会无休止的等待下去,直到其他事件通知它,它才会停止等待,进入RUNNABLE状态(被动)

    TIMED_WAITING 状态会有一个等待最长时间,如果到了等待最长时间,还没有人通知它,它会自动停止等待,进入RUNNABLE状态(被动+主动)

    总结

    上面只是简单介绍了线程和进程,真正要学的话东西还是很多的

    参考书籍

    1. Java并发编程实战

    2. 实战Java高并发程序设计(第二版)

    参考链接

    1. 里氏替换原则:https://www.jianshu.com/p/cf9f3c7c0df5

    后记

    最后,感谢大家的观看,谢谢。

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