Java多线程 | 程序、进程、线程

概念

• 程序（program）是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。

• 进程（process）是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期

  • 如：运行的QQ，运行的MP3播放器
  • 程序是静态的，进程是动态的
  • 进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

• 线程（Thread），进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。

  • 若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
  • 线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器（pc），线程切换的开销小。
  • 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间 $\rightarrow$它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全隐患。

• 单核CPU和多核CPU的理解

  • 单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费）。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
  • 如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
  • 一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。

• 并行与并发

  • 并行：多个CPU同时执行任务。比如：多个人同时做不同的事。
  • 并发：一个CPU（采用时间片）同时执行多个任务。比如：秒杀，多个人做同一件事。

使用多线程的优点

背景：以单核CPU为例，只是用单个线程先后完成多个任务（调用多个方法），肯定比多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢？

多线程程序的优点：

1. 提高应用程序的相应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
2. 提高计算机系统CPU的利用率
3. 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

何时需要多线程

• 程序需要同时执行两个或多个任务
• 程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等
• 需要一些后台运行的程序时