进程与线程

概述

几乎任何操作系统都支持运行多个任务，通常一个任务就是一个程序，一个程序就是一个进程，当一个进程运行时，内部可能包括多个顺序执行流，每个顺序执行流就是一个线程。

进程

进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定的独立功能，进程是系统进行资源分配和调度的一个单位，当程序进入内存运行时，即为进程。

进程的三个特点

1、独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以独立拥有资源，每个进程都有自己独立的地址空间2、动态性：进程和程序的区别在于进程是动态的，进程中有独立的时间概念，进程具有自己的生命周期和各种不同状态。

3、并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，互不影响。

并发：通过CPU调度算法，让用户看上去同时执行，实际上从CPU操作层面上不是真正的同时并行：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

进程间的通信方式

1、管道：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用，进程间的亲缘关系通常是指父子进程关系；2、有名管道：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系的进程间的通信；3、无名管道：无名管道也是半双工的通信模式，只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信，具有固定的读端和写端4、信号量：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问，它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段5、消息队列：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并有消息队列标识符标识，消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点6、信号：信号是一种比较复杂的同行方式，用于通知接收进程某个 事件已经发生7、共享内存：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问，8、套接字：也是一种进程间的通信方式，与其他通信机制不同的是，他可用于不同及其间的进程通信

线程

线程是进程的组成部分，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局部变量表，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。

创建线程的三种方式

1、继承Thread类创建线程类

(1)、定义Thread类的子类，并重写该类的run方法，该方法的方法体就代表了线程要完成的任务，因此把run方法称为执行体(2)、创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。(3)、调用线程对象的start()方法来启动线程。

2、实现runnable接口创建线程类

(1)、定义runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法(2)、创建runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的目标来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象(3)、调用线程对象的start()方法来启动线程

3、实现callable接口方式创建线程类

(1)、创建callable接口的实现类，并实现call()方法，该方法将作为线程执行体，并且有返回值；(2)、创建callable实现类的实例，使用FutureTask对象封装Callable对象call()方法的返回值(3)、使用FutureTask对象作为Thread对象Target创建并启动新线程(4)、调用FutureTask对象的get()方法来获得线程执行结束后的返回值

Runnable、Callable、Thread的对比

1、线程类实现了Runnable、Callable接口，还可以实现其他类，而继承Thread类后就不能继承其他类了；2、使用Runnable、Callable接口创建线程，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同的线程来处理同一个资源的的情况，从而可以将CPU、代码、数据分开，形成清晰的模型，较好的体现了面向对象的思想。3、实现Runnable接口没有返回值，而实现Callable有返回值

线程状态

1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象2、就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法，该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权3、运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行了程序代码；

4、阻塞状态(Blocked)：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权， 暂时停止运行，直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态

(1)、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法时，JVM会把线程放入等待池中；(2)、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被其他线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中(3)、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态，当sleep()状态超时，join()等待线程终止或超时，或者I/O处理完毕时，线程重新载入就绪状态。

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

为什么有了进程还要线程？

用户运行自己的程序，系统就创建一个进程，并为它分配资源，包括表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等，然后把该进程放入进程的就绪队列，进程调度程序选中它，为它分配CPU和其他有关资源，该进程才真正运行。所以开启进程的开销较大

引入线程的好处

易于调度提高并发性，通过线程可方便有效实现并发性，进程可创建多个线程来执行同意程序的不同部分开销少，创建线程比创建进程要快，所以开销少利于充分发挥多处理器的功能，通过创建多线程进程，每个线程在一个处理器上运行，从而实现应用程序的并发性，使每个处理器都得到充分运行。对于线程是作为调度和分派的基本单位，不同时作为独立分配资源的单位，以使之轻装运行，而对拥有资源的基本单位，又不频繁地对之进行切换

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