深入解析Java中的进程与线程机制

进程与线程

前言

进程可以看作是程序的执行过程。一个程序的运行需要CPU时间、内存空间、文件以及I/O等资源。操作系统就是以进程为单位来分配这些资源的，所以说进程是分配资源的基本单位。

进程是动态的，程序是静态的

程序是静态的，它本身作为一种软件资源可以长期保存在磁盘（常说的硬盘）中。比如QQ，QQ作为一个程序，其本身保存在计算机的磁盘上。此时，它并没有得到CPU、内存、I/O等资源。因此当前的QQ程序只是一个静态的程序并不能给我们实现视频、语音等功能。

但当QQ程序开始执行时，操作系统就会将QQ程序从磁盘中装入内存，同时也会在操作系统中创建属于QQ的进程，这些新创建的QQ进程会得到操作系统分配的CPU、内存、I/O等资源，得到这些资源后，创建出来的QQ进程就可以实现视频和语音的功能。而当我们点击退出QQ后，这些进程就会立刻消亡，分配得到的资源也会被释放。

由此可以看出，QQ进程是QQ程序的执行过程，它是动态的，有一定的生命周期，会动态的产生和消亡。进程是资源分配的单位。

程序与进程并不是一 一对应的关系虽然进程可以看作是程序的执行过程，但并非一个程序对应一个进程，即二者并不是一 一对应的关系。程序与进程的关系可能有以下几种：

一个程序产生一个进程：

比如Win10的记事本程序(notepad.exe)，每打开一个txt文本文件，就只会启动一个记事本进程。

一个程序产生多个进程：

比如浏览器启动时，一般都会产生多个进程，这些进程相互配合，互相影响，共同实现浏览器的功能。

一个程序可以被多个进程共用：

比如一个记事本程序在执行时，就只会产生一个进程。但当我们再用记事本程序打开一个文件时，此时就会再次在操作系统中创建一个新的进程，这个新的进程同样也会调用记事本程序。即在此刻，计算机磁盘中只有一个记事本程序，但是操作系统中却有两个记事本进程在共用这个程序，且这两个进程互不影响。

一个进程又可能要用到多个程序：

比如，用C语言写了一个helloword.c的程序。此时，输入命令gcc helloword.c。那么操作系统会创建一个进程，它调用c编译程序，对helloword.c文件进行编译。这个进程在执行编译的过程中，除了调用c编译程序和我们编写的helloword程序外，还会用到c预处理程序、连接程序、结果输出程序等。

而线程从属于进程，只能在进程的内部活动，多个线程共享进程所拥有的的资源。如果把进程看作是完成许多功能的任务的集合，那么线程就是集合中的一个任务元素，负责具体的功能。虽然CPU、内存、I/O等资源分配给了进程，但实际上真正利用这些资源并在CPU上执行的却是线程，即真正完成程序功能的是线程。

因为进程作为这些资源的拥有者，它的负载很重，在进程的创建、切换、删除过程中的时间和空间开销都很大。所以目前主流的操作系统都只将进程作为资源的拥有者，而把CPU调度和运行的属性赋予了线程。

比如打开浏览器程序，会产生相应的进程，浏览器进程中包含有许多线程，如HTTP请求线程，I/O线程，渲染线程，事件响应线程等。浏览器进程拥有着内存和I/O资源等，但当我们在浏览器中输入文字时，真正使用I/O资源接收我们输入的文字，并在CPU处理文字的却是浏览器进程中的I/O线程。即真正完成浏览器文字输入功能的是线程。

 线程与进程的关系

①一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程，并且一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。
②资源分配给进程，而一个进程内的所有线程共享该进程的所有资源。
③CPU分配给的是线程，即真正在CPU上运行的是线程。
④进程间通信较为复杂，同一台计算机的进程通信称为 IPC（Inter-process communication）。
而不同计算机之间的进程通信，则需要通过网络，并遵守共同的协议，例如 HTTP等。
⑤线程通信相对简单，因为它们共享进程内的内存，一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量。
⑥线程更轻量，线程上下文切换成本一般上要比进程上下文切换低。

package Data20221010.test1.t1;public class Wait {public static void bySec(long s){int i;for ( i=1;i<=s;i++){
// System.out.println(i+"秒");try{Thread.sleep(1000);// 时间}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}System.out.println(i-1+"秒");}
}


package Data20221010.test1.t1;public class test {public static void main(String[] args) {String thread = Thread.currentThread().getName();System.out.println(thread+"线程开始运行");Wait.bySec(10);}
}


抢票示例：

package Data20221011.dom1;
/*** 线程不安全的网络抢票**/
public class Site implements Runnable{private int count=10; //记录剩余票数 private int num = 0; //记录买到第几张票public void run(){while(true){//没有余票时，跳出循环if(count<=0){break;}//第一步：修改数据num++;count--;try {Thread.sleep(500); //模拟网络延时} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();} //第二步：显示信息System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到第"+num+"张票，剩余"+count+"张票！"); }}
}


package Data20221011.dom1;public class Test {public static void main(String[] args) {Site site = new Site();Thread person1= new Thread(site,"桃跑跑");Thread person2= new Thread(site,"抢票代理");Thread person3= new Thread(site,"黄牛党");System.out.println("********开始抢票********");person1.start();person2.start();person3.start();}
}
// 多线程操作共享数据,容易引发数据不安全的问题