一、进程与线程

一、进程与线程

1、进程

  • 程序是由指令和数据组成,但这些指令要运行,数据要读写,就必须将指令加载至CPU,数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令、管理内存,管理IO的
  • 当一个程序被运行,从磁盘加载这个程序的代码到内存,这时就开启了一个进程。(在window下程序的外在形式体现为一个.exe文件,双击它,就会将程序的指令和数据加载到内存了)
  • 平时说的程序是指磁盘上静态存储的叫程序,进程也就是活动的,真正被执行的,已经被CPU执行了,加载到内存了,称为进程
  • 进程是程序的一个实例,一个静一个动,大部分程序支持多个实例进程(记事本、画图、浏览器), 也有的程序只能启动一个实例进程(网易云音乐,360安全卫士等), 由程序自己控制。

2、线程

  • 一个进程之内可以分为一到多个线程(一个进程是由多个线程组成的 )
  • 一个线程就是一个指令流,将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给CPU执行。
  • Java中,线程作为最小调度单位(CPU是通过线程去获取指令,线程负责执行指令),进程作为资源分配的最小单位(也就是管理内存,管理IO的操作)。在windows中进程是不活动的,只是作为线程的容器。

3、二者对比

一、进程与线程_第1张图片

二、并行与并发

  • 并发(concurrent) 同一时间应对(dealing with ) 多件事情的能力 微观上串行,宏观上并行
  • 并行(parallel) 同一时间动手做(doing) 多件事情的能力

一、进程与线程_第2张图片

三、应用

从方法调用的角度来讲,如果

  • 需要等待结果返回,才能继续运行的就是同步
  • 不需要等待结果返回,就能继续运行的就是异步

注意:同步在多线程中还有另外一层意思,是让多个线程步调一致

案例一:异步调用

1)设计

多线程可以让方法执行变为异步的(即不要巴巴干等着)比如说读取磁盘文件时,假设读取操作花费了5秒钟,如果没有线程调度机制,这5秒调用者什么都做不了,其代码都得暂停

2)结论

  • 比如项目中,视频文件需要转换格式等操作比较费时,这时开一个新线程处理视频转换,避免阻塞主线程
  • tomcat 的异步servlet 也是类似的目的,让用户线程处理耗时比较长的操作,避免阻塞tomcat的工作线程
  • ui程序中,开线程进行其他操作,避免阻塞ui线程

案例二:提高效率

结论

  • 单核cpu下,多线程不能实际提高程序运行效率,只是能够在不同的任务之间切换,不同线程轮流使用cpu,不至于一个线程总占用cpu,其他线程没法干活。
  • 多核cpu可以并行跑多个线程,但能否提高程序运行效率还是要分情况的:
    • 有些任务,经过精心设计,将任务拆分,并行执行,当然可以提高程序的运行效率。但不是所有计算任务都能拆分(参考后文的【阿姆达尔定律】)
    • 也不是所有任务都需要拆分,任务的目的如果不同,谈拆分和效率没啥意义
  • IO操作不占用cpu,只是我们一般拷贝文件使用的是【阻塞IO】,这时相当于线程虽然不用cpu,但需要一直等待IO结束,没能够充分利用线程。所以才有后面的【非阻塞IO】和【异步IO】的优化

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