多線程概述


想要了解線程,就得先了解進程,因爲線程依賴於進程。

進程和線程

所有運行中的任務通常對應一個進程(Process)。當一個程序進入內存運行時,即變成一個進程。進程是處於運行狀態的程序,並且具有一定的獨立功能,進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

進程的三個特徵:

  • 獨立性:進程是系統中獨立存在的實體,它可以擁有自己的資源,每一個進程都擁有自己私有的地址空間。在沒有經過進程本身允許的情況下,一個用戶進程不可以直接訪問其他進程的地址空間。
  • 動態性:進程與程序的區別在於,程序只是一個靜態的指令集合,而程序是一個正在系統中活動的指令集合。在進程中加入了時間概念。進程具有自己的生命週期和各種不同的狀態,這些概念在程序中是不具備的。
  • 併發性:多個進程可以在單個處理器上併發執行,多個進程之間不會互相影響。

併發性和並行性概念辨析

  • 併發性:指在同一時刻只能有一條指令執行,但多個進程指令被快速輪換執行,使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果。
  • 並行性:指在同一時刻,有多條指令在多個處理器上同時執行。

多進程
大部分操作系統都支持多進程併發執行,比如就像java程序員一邊用着編譯器敲代碼、一邊在播放器放着音樂、一邊在查看電子文檔這看起來就像是同時執行的。
但事實上對於一個CPU而言,它在某個時間點只能執行一個程序,也就是隻能運行一個進程。CPU不斷在這些進程之間來換切換執行,只不過切換的速度非常快,用戶感覺不到,給人感覺是在同時執行。

多進程的意義
可以使計算機同時做多個事情,提高了CPU的使用率。
什麼是多線程?

線程(Thread)也被稱爲輕量級進程,線程是進程的執行單元,是程序使用CPU的基本單元。就像進程在操作系統中的地位一樣,線程在程序中是獨立的、併發的執行流。當進程被初始化之後,主線程就被創建了,對於大多數應用來說,通常只需要一個主線程,也可以創建多條執行流,這些執行流就是線程。
線程是進程的組成部分,一個進程可以擁有多個線程,一個線程必須有一個父進程。線程可以擁有自己的堆棧、自己的程序計數器和自己的局部變量,但不擁有系統資源,它與父進程的其他線程共享所擁有的全部資源。

線程是獨立運行的,它並不知道進程中是否還有其他線程存在。線程的執行是搶佔式的,也就是說線程的執行是隨機的,正在執行的線程隨時有可能被掛起,而正在就緒的線程也隨時被執行。

從邏輯角度來看,多線程存在於一個應用程序中,讓一個應用程序中可以有多個執行部分同時執行,但操作系統無須將多個線程看作多個獨立的應用,對多線程實現調度和管理以及資源分配;可以說操作系統可以同時執行多個任務,每個任務就是進程;進程可以同時執行多個任務,每個任務就是線程。

多線程的優勢

  • 進程之間不能共享內存,但線程之間共享內存非常容易。
  • 系統創建進程時需要爲該進程重新分配系統資源,但創建線程則代價小得多,因此使用多線程實現多任務併發比多進程效率高;
  • Java語言內置了多線程功能支持,而不是單純地作爲底層操作系統的調度方式,從而簡化了Java的多線程編程。

多線程的意義
多線程的存在,不是提高程序的執行速度。其實是爲了提高應用程序的使用率。多個線程是在搶CPU的執行權限,哪個進程的執行路徑多也就是包含的線程數量多搶到CPU執行權限的概率就越大。

多線程原理圖

在這裏插入圖片描述
圖中白色的條狀代表CPU執行的時間片。CPU的執行時間片在多個線程之間來回隨機切換。

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