Java多線程:線程與進(jìn)程

實(shí)際上栖袋,線程和進(jìn)程的區(qū)別拍顷,在學(xué)OS時(shí)必然是學(xué)習(xí)過的,所缺的不過是一些總結(jié)塘幅。

1. 進(jìn)程

進(jìn)程(process)是計(jì)算機(jī)中已運(yùn)行程序的實(shí)體昔案。在面向線程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,進(jìn)程本身不是基本運(yùn)行單位电媳,而是線程的容器踏揣。程序本身只是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述匾乓,進(jìn)程才是程序(那些指令和數(shù)據(jù))的真正運(yùn)行實(shí)例捞稿。若干進(jìn)程有可能與同一個(gè)程序相關(guān)系,且每個(gè)進(jìn)程皆可以同步(循序)或異步(平行)的方式獨(dú)立運(yùn)行∑捶欤現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可在同一段時(shí)間內(nèi)以進(jìn)程的形式將多個(gè)程序加載到存儲(chǔ)器中娱局,并借由時(shí)間共享(或稱時(shí)分復(fù)用),以在一個(gè)處理器上表現(xiàn)出同時(shí)(平行性)運(yùn)行的感覺咧七。同樣的衰齐,使用多線程技術(shù)(多線程即每一個(gè)線程都代表一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)獨(dú)立執(zhí)行上下文)的操作系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)架構(gòu),同樣程序的平行線程继阻,可在多CPU主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)上真正同時(shí)運(yùn)行(在不同的CPU上)耻涛。

2. 線程

線程(thread)是程序執(zhí)行流的最小單元。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID瘟檩,當(dāng)前指令指針(PC)抹缕,寄存器集合和堆棧組成。另外墨辛,線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體卓研,是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位,線程自己不擁有系統(tǒng)資源背蟆,只擁有一點(diǎn)兒在運(yùn)行中必不可少的資源鉴分,但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤消另一個(gè)線程带膀,同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行志珍。由于線程之間的相互制約,致使線程在運(yùn)行中呈現(xiàn)出間斷性垛叨。線程也有就緒伦糯、阻塞和運(yùn)行三種基本狀態(tài)柜某。就緒狀態(tài)是指線程具備運(yùn)行的所有條件趾代,邏輯上可以運(yùn)行绘搞,在等待處理機(jī);運(yùn)行狀態(tài)是指線程占有處理機(jī)正在運(yùn)行锌雀;阻塞狀態(tài)是指線程在等待一個(gè)事件(如某個(gè)信號(hào)量)淤翔,邏輯上不可執(zhí)行翰绊。每一個(gè)程序都至少有一個(gè)線程,若程序只有一個(gè)線程旁壮,那就是程序本身监嗜。

3. 進(jìn)程與線程

我們可以總結(jié)出以下幾條區(qū)別:

  • 尺度:進(jìn)程是線程的容器,線程是程序執(zhí)行的最小單元抡谐。 一個(gè)程序至少有一個(gè)進(jìn)程裁奇,一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程。線程的劃分尺度小于進(jìn)程麦撵。
  • 執(zhí)行:進(jìn)程往往有獨(dú)立的運(yùn)行入口刽肠,順序執(zhí)行序列,獨(dú)立的運(yùn)行出口免胃。線程不能獨(dú)立執(zhí)行音五,必須依存于應(yīng)用程序,由應(yīng)用程序來進(jìn)行線程控制杜秸。
  • 資源:進(jìn)程和線程最主要的區(qū)別是他們是不同的操作系統(tǒng)資源管理方式放仗。
    • 進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間润绎,一個(gè)進(jìn)程在崩潰后撬碟,在保護(hù)模式下不會(huì)對(duì)其他進(jìn)程產(chǎn)生影響。而線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑莉撇,線程有自己獨(dú)立的棧和局部變量呢蛤,但線程之間沒有獨(dú)立的地址空間(參見Java基礎(chǔ):Java虛擬機(jī)(JVM)),一個(gè)線程死掉往往導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程死掉棍郎,所以多進(jìn)程程序要比多線程程序健壯其障,但在進(jìn)程切換時(shí),資源消耗較大涂佃,效率要差一些励翼。
    • 對(duì)于一些要求同時(shí)進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作,只能用線程辜荠,不能用進(jìn)程汽抚。

4. 多進(jìn)程與多線程對(duì)比

  • 數(shù)據(jù)共享性:多進(jìn)程共享依賴復(fù)雜的進(jìn)程間通信;多線程數(shù)據(jù)共享因共享進(jìn)程數(shù)據(jù)而十分簡(jiǎn)單伯病。
  • 數(shù)據(jù)同步:多進(jìn)程數(shù)據(jù)分開造烁,同步簡(jiǎn)單;多線程數(shù)據(jù)同步復(fù)雜。
  • 資源消耗:多進(jìn)程占用CPU,內(nèi)存多惭蟋;多線程占用CPU苗桂,內(nèi)存小。
  • 創(chuàng)建銷毀切換:多進(jìn)程復(fù)雜告组;多線程簡(jiǎn)單煤伟。
  • 編程:多進(jìn)程簡(jiǎn)單;多線程復(fù)雜木缝。
  • 可靠性:多進(jìn)程不進(jìn)行進(jìn)程間通信的話持偏,進(jìn)程間不會(huì)互相影響;多線程一個(gè)線程掛掉將導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程掛掉氨肌。
  • 分布式:多進(jìn)程適合多機(jī)分布式鸿秆,擴(kuò)展方便;多線程適合多核分布式怎囚。

5. Java多進(jìn)程與多線程

5.1. Java多進(jìn)程

我們常常去講多線程開發(fā)卿叽,但是很少去講多進(jìn)程。
對(duì)于Java而言恳守,所有的Java程序都是在JVM中運(yùn)行考婴,而在JVM內(nèi)部,程序的運(yùn)行是通過多線程實(shí)現(xiàn)的催烘。每當(dāng)用戶啟動(dòng)一個(gè)Java應(yīng)用程序沥阱,就啟用了一個(gè)Java進(jìn)程。
Java的多進(jìn)程通信可以使用管道或者socket伊群。

5.2. Java多線程

正如在文章JVM里講過那樣考杉,Java的多線程是和操作系統(tǒng)的線程進(jìn)行映射的。實(shí)際上Thread類的大部分api和Java其他api不同舰始,其關(guān)鍵方法是native方法崇棠,換言之,Java的多線程的實(shí)現(xiàn)有賴于操作系統(tǒng)本身的多線程實(shí)現(xiàn)丸卷,操作系統(tǒng)的線程模型很大程度的決定了Java虛擬機(jī)的映射枕稀。
綜上,Java本身運(yùn)行在JVM虛擬機(jī)中谜嫉,而Java的多進(jìn)程通信又只能依賴于管道和socket萎坷,在絕大多情況下,應(yīng)該考慮的是多線程而非多進(jìn)程沐兰。

6. 參考文章

進(jìn)程和線程的區(qū)別
JAVA多進(jìn)程與多線程的概念
多線程還是多進(jìn)程的選擇及區(qū)別

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