java高併發系列 - 第5天:深刻理解進程和線程

進程

進程（Process）是計算機中的程序關於某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操做系統結構的基礎。程序是指令、數據及其組織形式的描述，進程是程序的實體。

進程具備的特徵：

• 動態性：進程是程序的一次執行過程，是臨時的，有生命期的，是動態產生，動態消亡的
• 併發性：任何進程均可以同其餘進行一塊兒併發執行
• 獨立性：進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位
• 結構性：進程由程序，數據和進程控制塊三部分組成

咱們常用windows系統，常常會看見.exe後綴的文件，雙擊這個.exe文件的時候，這個文件中的指令就會被系統加載，那麼咱們就能獲得一個關於這個.exe程序的進程。進程是「活」的，或者說是正在被執行的。

window中打開任務管理器，能夠看到當前系統中正在運行的進程，以下圖：

線程

線程是輕量級的進程，是程序執行的最小單元，使用多線程而不是多進程去進行併發程序的設計，是由於線程間的切換和調度的成本遠遠小於進程。

咱們用一張圖來看一下線程的狀態圖：

線程的全部狀態在java.lang.Thread中的State枚舉中有定義，如：

public enum State {
    NEW,
    RUNNABLE,
    BLOCKED,
    WAITING,
    TIMED_WAITING,
    TERMINATED;
}

線程幾個狀態的介紹：

• New：表示剛剛建立的線程，這種線程尚未開始執行
• RUNNABLE：運行狀態，線程的start()方法調用後，線程會處於這種狀態
• BLOCKED：阻塞狀態。當線程在執行的過程當中遇到了synchronized同步塊，但這個同步塊被其餘線程已獲取還未釋放時，當前線程將進入阻塞狀態，會暫停執行，直到獲取到鎖。當線程獲取到鎖以後，又會進入到運行狀態（RUNNABLE）
• WAITING：等待狀態。和TIME_WAITING都表示等待狀態，區別是WAITING會進入一個無時間限制的等，而TIME_WAITING會進入一個有限的時間等待，那麼等待的線程究竟在等什麼呢？通常來講，WAITING的線程正式在等待一些特殊的事件，好比，經過wait()方法等待的線程在等待notify()方法，而經過join()方法等待的線程則會等待目標線程的終止。一旦等到指望的事件，線程就會再次進入RUNNABLE運行狀態。
• TERMINATED：表示結束狀態，線程執行完畢以後進入結束狀態。

注意：從NEW狀態出發後，線程不能在回到NEW狀態，同理，處理TERMINATED狀態的線程也不能在回到RUNNABLE狀態

進程與線程的一個簡單解釋

進程（process）和線程（thread）是操做系統的基本概念，可是它們比較抽象，不容易掌握。

1.計算機的核心是CPU，它承擔了全部的計算任務。它就像一座工廠，時刻在運行。

2.假定工廠的電力有限，一次只能供給一個車間使用。也就是說，一個車間開工的時候，其餘車間都必須停工。背後的含義就是，單個CPU一次只能運行一個任務。

3.進程就比如工廠的車間，它表明CPU所能處理的單個任務。任一時刻，CPU老是運行一個進程，其餘進程處於非運行狀態。

4.一個車間裏，能夠有不少工人。他們協同完成一個任務。

5.線程就比如車間裏的工人。一個進程能夠包括多個線程。

6.車間的空間是工人們共享的，好比許多房間是每一個工人均可以進出的。這象徵一個進程的內存空間是共享的，每一個線程均可以使用這些共享內存。

7.但是，每間房間的大小不一樣，有些房間最多隻能容納一我的，好比廁所。裏面有人的時候，其餘人就不能進去了。這表明一個線程使用某些共享內存時，其餘線程必須等它結束，才能使用這一塊內存。

8.一個防止他人進入的簡單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，後到的人看到上鎖，就在門口排隊，等鎖打開再進去。這就叫"互斥鎖"（Mutual exclusion，縮寫 Mutex），防止多個線程同時讀寫某一塊內存區域。

9.還有些房間，能夠同時容納n我的，好比廚房。也就是說，若是人數大於n，多出來的人只能在外面等着。這比如某些內存區域，只能供給固定數目的線程使用。

10.這時的解決方法，就是在門口掛n把鑰匙。進去的人就取一把鑰匙，出來時再把鑰匙掛回原處。後到的人發現鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊等着了。這種作法叫作"信號量"（Semaphore），用來保證多個線程不會互相沖突。

11.操做系統的設計，所以能夠歸結爲三點：
（1）以多進程形式，容許多個任務同時運行；
（2）以多線程形式，容許單個任務分紅不一樣的部分運行；
（3）提供協調機制，一方面防止進程之間和線程之間產生衝突，另外一方面容許進程之間和線程之間共享資源。

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