进程:指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的,是一个能独立运行的活动实体。
进程的特征:
1.动态性:进程的实质是程序的一次执行过程,进程是动态产生,动态消亡的。
2.并发性:任何进程都可以同其他进程一起并发执行。
3.独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位。
4.异步性:由于进程间的相互制约,使进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。
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.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
线程的性质:
1.线程是进程内的一个相对独立的可执行的单元。若把进程称为任务的话,那么线程则是应用中的一个子任务的执行。
2.由于线程是被调度的基本单元,而进程不是调度单元。所以,每个进程在创建时,至少需要同时为该进程创建一个线程。即进程中至少要有一个或一个以上的线程,否则该进程无法被调度执行。
3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。同一进程内的多个线程共享该进程的资源,但线程并不拥有资源,只是使用他们。
4.线程是操作系统中基本调度单元,因此线程中应包含有调度所需要的必要信息,且在生命周期中有状态的变化。
5.由于共享资源【包括数据和文件】,所以线程间需要通信和同步机制,且需要时线程可以创建其他线程,但线程间不存在父子关系。
一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.
相对进程而言,线程是一个更加接近于执行体的概念,它可以与同进程中的其他线程共享数据,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。
进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉(如果子线程的崩溃是由于自己的一亩三分地引起的,那就不会对主线程和其他子线程产生影响,但是如果子线程的崩溃是因为对共享区域造成了破坏,那么大家就一起崩溃了。
),所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。
1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
2) 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。
3) 另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。
4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
5) 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。
线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程正相反。同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。
当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程,它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间 段分配给各个线程执行,在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于挂起状。.这种方式我们称之为并发(Concurrent)。
线程的生命周期
线程是一个动态执行的过程,它也有一个从产生到死亡的过程。
生命周期的五种状态
当创建Thread类的一个实例(对象)时,此线程进入新建状态(未被启动)。
例如:Thread t1=new Thread();
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。例如:t1.start();
线程获得CPU资源正在执行任务(run()方法),此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入,线程将一直运行到结束。
由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行,即进入堵塞状态。阻塞的情况分三种:
(一)、等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
(二)、同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池中。
(三)、其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
当线程执行完毕或被其它线程杀死,线程就进入死亡状态,这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。
自然终止:正常运行run()方法后终止
异常终止:调用stop()方法让一个线程终止运行
java中实现多线程操作有两种方法:第一种方式是继承Thread类,然后重写run方法;第二种是实现Runnable接口,然后实现其run方法。
/** * 继承thread抽象类来实现线程 * @author Admin * */ public class MyThread extends Thread{ private String name ; public MyThread(String name) { this.name = name; } public void run() {//覆写Thread类中的run方法 System.out.println("MyThread-->"+ name); } public static void main(String[] args){ MyThread t1 = new MyThread("线程1"); MyThread t2 = new MyThread("线程2"); t1.start();//调用线程启动方法 t2.start();//调用线程启动方法 } } |
程序启动运行main时候,java虚拟机启动一个进程,主线程main在main()调用时候被创建。随着调用MitiSay的两个对象的start方法,另外两个线程也启动了,这样,整个应用就在多线程下运行
将run方法里面代码修改为验证多线程运行
for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(name + "运行 : " + i); try { sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } |
注意:start()方法的调用后并不是立即执行多线程代码,而是使得该线程变为可运行态(Runnable),什么时候运行是由操作系统决定的。
从程序运行的结果可以发现,多线程程序是乱序执行。因此,只有乱序执行的代码才有必要设计为多线程。
Thread.sleep()方法调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源,以留出一定时间给其他线程执行的机会。
实际上所有的多线程代码执行顺序都是不确定的,每次执行的结果都是随机的。
/** * 实现接口Runnable实现线程 * @author Admin * */ public class MyRunnable implements Runnable{ private String name; public MyRunnable(String name){ this.name = name; } public void run(){ System.out.println("MyThread-->"+ name); } public static void main(String[] args){ MyRunnable m1 = new MyRunnable("我是线程1"); MyRunnable m2 = new MyRunnable("我是线程2"); new Thread(m1).start(); new Thread(m2).start(); } } |
不论是那种方式,最后都需要通过Thread类的实例调用start()方法来开始线程的执行,start()方法通过java虚拟机调用线程中定义的run方法来执行该线程。通过查看java源程序中的start()方法的定义可以看到,它是通过调用操作系统的start0方法来实现多线程的操作的。
但是一般在系统的开发中遇到多线程的情况的时候,以实现Runnable接口的方式为主要方式。这是因为实现接口的方式有很多的优点:
1、就是通过继承Thread类的方式时,线程类就无法继承其他的类来实现其他一些功能,实现接口的方式就没有这中限制;
2.也是最重要的一点就是,通过实现Runnable接口的方式可以达到资源共享的效果。
但是其实两种方式是有密切联系的:
我们通过实现接口Runnable建立的MyThread类,而Thread类也是实现了Runnable接口的子类。如果我们想启动线程,需要通过Thread类中的start()方法,Thread类中的start()方法来调用MyThread类中run方法来执行该线程。这个实现是典型的代理模式。
main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的,至于什么时候,哪个先执行,完全看谁先得到CPU的资源。
在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候,实际上都会启动一个JVM。