一、进程与线程

一、进程和线程的定义

1. 进程

进程是执行程序的一次从创建到消亡的过程。程序本身只是指令和数据的有序集合，是一个静态概念。而进程是一个动态的概念，是系统资源分配的单位。

注：一个进程只能对应一个程序，而一个程序可以对应多个进程

2. 线程

线程是一个比进程更小的执行单位，一个进程在执行过程中可以产生多个线程，当然也至少会存在一个线程，否则进程就没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注：真正的多线程是指有多个CPU，即多核。很多多线程是模拟出来的，即在一个CPU的情况下，在同一个时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。

二、Java中的进程与线程

1. 需要注意的点

• 线程就是独立的执行路径
• 在程序运行时，即使自己没有创建线程，后台也会有多个线程，如主线程、GC线程
• main() 称之为主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度。调度器与操作系统密切相关，先后顺序不能人为干预
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺问题，需要加入并发控制
• 线程会带来额外的开销，如CPU调度时间、并发控制开销
• 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

2. 进程与线程的关系

JVM运行时数据区域

由图可以看出：

• 一个进程可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区中的资源
• 每个线程都有自己的程序计数器、Java虚拟机栈和本地方法栈
• 两者最大的不同是各进程基本上都是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能互相影响
• 线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护，而进程相反

三、小结

• 进程的出现让操作系统的并发成为了可能，而线程的出现则让进程内部的并发成为了可能
• 既然多进程可以实现并发，那么使用多线程的好处在于：
  • 通常情况下会用到共享资源，而线程间通信比进程间的通信简单
  • 线程比进程更轻量，开销更小

四、扩展

• 上下文切换是指从一个进程（或线程）切换到另一个进程（或线程）
• 上下文是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容
  • 寄存器是 CPU 内部的闪存，通常存储和访问计算过程的中间值
  • 程序计数器是一个专用的寄存器，存储正在执行的指令的位置或下一个将要被执行的指令的位置（在 Java 中的实现可参考 JVM 相关内容）
• 上下文切换通常是计算密集型的，意味着会消耗大量时间，所以线程并不是越多越好。在实现多线程的同时减少上下文切换次数才是重点