进程和线程

• 进程和线程
  • 并行和并发
  • 为什么需要多编程
  • 线程状态
    • 线程的各个方法
  • yield()
  • 常见问题

进程和线程

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程。比如打开一个浏览器就是启动了一个浏览器进程。打开了一个记事本就是启动了一个记事本进程。

某些进程还不止同时干一件事情，比如word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部需要同时做多件事，因此就需要同时运行多个“子任务”。我们把进程内部的这些“子任务”称作线程。

由于每个进程至少要干一件事，所以一个进程至少要有一个线程。一些复杂的程序进程下会有N个线程，多个线程可以同时执行。与多进程类似，多线程的执行方式也是由操作系统在多个线程之间快速切换，每个线程交替短暂执行，看起来就像同时执行一样。但是真正的执行多线程需要多核CPU才可能实现。

进程是代码在数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的基本单位。

线程是进程中的一个实体，线程本身是不会独立存在的。线程是进程的一个执行路径，多个线程共享进程的资源。但是线程是CPU分配的基本单位，因为真正要占用CPU运行的是线程。

在java中，当我们启动main函数时，其实就是启动了一个jvm进程，在main函数所在的线程就是这个进程中的一个线程，也叫主线程。

JVM中一个进程中的多个线程共享进程的堆和方法区资源，每个线程有自己的程序计数器和栈区域。

每个线程都拥有一个程序计数器的原因 在上面也提到了，因为线程是CPU分配的节本单位，而CPU一般是使用时间片轮转方式让线程轮询占用的，所以当前线程CPU时间片用完以后需要让出CPU。等下次轮到自己的时候再执行。而程序计数器就是为了记录在让出CPU时,在本线程内CPU的执行地址。以方便再次分配到时间片时候，线程就可以从上次挂起的地址再次执行。

由于在进程中，每个子任务都是一个线程，所以每个线程都拥有一个栈资源用于存放该线程的局部变量，这些局部变量是私有的，其他线程是访问不了的。除此以外栈还用来存放线程的调用栈帧。

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并行和并发

并行(parallel)：指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行

并发(concurrency)：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上（同一时间段内）具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。

为什么需要多编程

多线程的产生是为了提高对cpu的利用率，但由于多线程的出现，也带来了3个问题

分别是可见性问题、原子性问题以及有序性问题

可见性：CPU、缓存、内存之间的速度差异导致了可见性问题；

原子性：CPU的分时复用导致线程会被切换，导致原子性问题

有序性：JVM对代码的执行顺序的优化导致了有序性问题

线程状态

线程中的状态共分为六种（更具体的说是7个，因为运行态包括就绪和运行中,但建议将两者合为一体看待，因为都进入了就绪队列）：

1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。

2. 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
   线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。

3. 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。

4. 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。

5. 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。

6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

阻塞态和等待态的不同之处：

阻塞态：被动阻塞，一个线程试图获取锁时，而该锁被其他线程持有，则该线程进入阻塞状态。

等待态：线程抢到了锁进入了同步代码块，但因为某些原因（Object.wait()）导致线程进入了waiting态，Waiting线程被其他线程调用Object.notify()唤醒之后，重新获取对象上的锁的时候也会进入Blocked状态

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线程的各个方法

sleep()方法和wait()方法之间有什么差异？

调用 Thread.sleep() 方法使线程进入限期等待状态时，常常用“使一个线程睡眠”进行描述。

调用 Object.wait() 方法使线程进入限期等待或者无限期等待时，常常用“挂起一个线程”进行描述。

睡眠和挂起是用来描述行为，而阻塞和等待用来描述状态。

阻塞和等待的区别在于，阻塞是被动的，它是在等待获取一个排它锁。而等待是主动的，通过调用 Thread.sleep() 和 Object.wait() 等方法进入。

进入方法	退出方法
Thread.sleep() 方法	时间结束
设置了 Timeout 参数的 Object.wait() 方法	时间结束 / Object.notify() / Object.notifyAll()
设置了 Timeout 参数的 Thread.join() 方法	时间结束 / 被调用的线程执行完毕

著作权归https://www.pdai.tech所有。 链接：https://www.pdai.tech/md/java/thread/java-thread-x-thread-basic.html

yield()

对静态方法 Thread.yield() 的调用声明了当前线程已经完成了生命周期中最重要的部分，可以切换给其它线程来执行。该方法只是对线程调度器的一个建议，而且也只是建议具有相同优先级的其它线程可以运行。

常见问题

java线程waiting与blocked的区别