并发编程:进程与线程


前言

进程是操作系统资源分配的基本单位,线程是任务调度和执行的基本单位


一、进程

站在操作系统的角度来说,进程是程序运行资源分配(以内存为主)的最小单位

二、线程

一个机器中肯定会运行很多的程序,CPU 又是有限的,怎么让有限的 CPU运行这么多程序呢?就需要一种机制在程序之间进行协调,也就是所谓 CPU 调度。线程则是 CPU 调度的最小单位。

线程必须依赖于进程而存在,线程是进程中的一个实体,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。

一个进程可以拥有多个线程,一个线程必须有一个父进程。线程,有时也被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP)

2.1 Java中的多线程

Java天生就是多线程程序,当我们运行main()方法时,就启动了一个JVM进程,我们通过JMX看看一个空的main()方法启动JVM进程的线程情况

代码示例:

import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;

public class MultiThreadMain {
          
   

    public static void main(String[] args) {
          
   
        // 获取 Java 线程管理 MXBean
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
        
        // 不需要获取同步的 monitor 和 synchronizer 信息,仅获取线程和线程堆栈信息
        ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
        
        // 遍历线程信息,打印线程 ID 和线程名称信息
        for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
          
   
            System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + threadInfo.getThreadName());
        }
    }
}

运行结果:

[6] Monitor Ctrl-Break // 监听线程转储或“线程堆栈跟踪”的线程
[5] Attach Listener // 负责接收到外部的命令,而对该命令进行执行的并且把结果返回给发送者
[4] Signal Dispatcher // 分发处理给 JVM 信号的线程
[3] Finalizer // 在垃圾收集前,调用对象 finalize 方法的线程
[2] Reference Handler // 用于处理引用对象本身(软引用、弱引用、虚引用)的垃圾回收的线程
[1] main // main 线程,程序入口

由运行结果我们可知,启动JVM进程时,运行了包括main线程的多个线程,main线程也被称为主线程


总结

根本区别:

    进程是操作系统资源分配的基本单位 线程是任务调度和执行的基本单位

开销方面:

    每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销 线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小

所处环境:

    在操作系统中能同时运行多个进程(程序); 而在同一个进程(程序)中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)

内存分配:

    系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间 而对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源。

包含关系:

    没有线程的进程可以看做是单线程的,如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的 线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
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