珊珊老师 的笔记

做最负责任的教育~我是执行者珊珊

2024-11-13 16:32

Java中的进程与线程

珊珊老师

JavaEE

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1.进程

(1)定义

    在开始学习进程与线程的区别与联系之前,先让我们了解一下什么使进程,以下为进程的定义:

    进程是正在运行的程序的实例。它包含程序代码和当前活动的活动(包括程序计数器、栈、寄存器等)。每个进程都有自己独立的地址空间和资源,彼此之间相互独立。

    为了使读者能更好的理解进程,这里我们使用日常中的例子来进一步解释,可以将进程比作一家大餐厅,每家餐厅有自己的地址、装修、员工和菜单,这些餐厅彼此独立,运营时不相互干扰,如果一家餐厅的厨房着火了,其他餐厅不会受到影响。

    每一个进程就可以理解为一个正在执行的程序,以下为作者电脑中正在执行的进程(读者可以在任务管理器中查看自己电脑中正在执行的进程):

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(2)特点

        在了解完了进程的定义之后,在让我们看一下线程有哪些特点吧,以下为进程的特点:

        资源独立性:每个进程都有独立的内存空间。即使两个进程运行相同的程序,它们的内存和资源是分开的。例如,两个人在不同的房间里做同样的实验,每个人都用自己的设备,互不干扰。

        系统开销:创建和销毁进程需要较大的系统开销,操作系统需要分配和回收内存。可以想象为开一个新餐厅,必须先装修、招聘员工,再开始运营,过程复杂且耗时。

        安全性:进程之间的独立性提供了更好的安全性,崩溃的进程不会影响其他进程。例如,多个用户在同一系统上运行不同的程序,如果一个程序崩溃,其他程序仍然可以正常工作。

        多进程:操作系统可以同时运行多个进程,这种并发性提高了资源利用率。

        这些特点使得进程在需要高度隔离和安全性时非常有用,但也带来了相对较高的资源开销。

2.线程

(1)定义

        在了解了进程之后,我们接下来讨论线程的定义,以下为线程的定义:

        线程是进程内的一个执行单元,允许同一个进程中的多个操作同时进行。每个线程都有自己的栈和寄存器,但共享进程的内存空间。

        同理,为了使读者能更好的理解进程,这里我们使用日常中的例子来进一步解释,可以将线程比作餐厅里的服务员,每位服务员在同一餐厅内工作,共享厨房和食材,他们可以同时为不同的顾客服务,提高餐厅的整体效率,但如果他们在厨房争抢同一个锅,就会产生问题。

    线程可以理解为进程中的一个任务单元,所有的线程组成了一个进程(如下图)

image.png

(2)特点

        同样,在了解了什么是线程之后,让我们看一下线程的特点:

        共享资源:同一进程中的线程共享内存空间,方便通信。可以想象为一家餐厅内的不同服务员,他们共享厨房和食材,方便协调服务。

        轻量级:线程的创建和销毁开销相对较小,线程切换速度快。就像在同一餐厅内增加或减少服务员,不需要重新装修。

        并发性:多个线程可以同时执行,提升程序效率。想象一个烹饪过程,多个厨师可以同时准备不同的菜肴,节省时间。

        同步问题:由于线程共享资源,必须处理同步问题,以防数据竞争。可以用多个厨师在同一厨房操作的例子来说明,他们需要协调使用同一台炉子,避免冲突。

        我们可以发现线程相较于进程,其更加的轻量级,并且其也可以做到进程所做的事情


(3)Java中使用线程的原因

        从上文中我们可以得知,线程相较于进程,其更加的轻量级,并且其也可以做到进程所做的事情,所以为什么不使用线程来执行多线程呢?

        ——是的,Java中就是使用线程来执行多线程任务的。

        当然还有其他的原因使得Java使用线程来执行多线程任务:

        资源占用低:线程的开销较小,创建和销毁线程的速度快,相比于进程,线程更轻量级。

        共享内存:同一进程中的线程共享内存,数据传递更方便,无需使用复杂的进程间通信(IPC)机制。

        响应性:使用线程可以提高应用程序的响应速度。例如,在GUI应用中,可以通过线程处理耗时操作,保持界面响应。

        平台无关性:Java的线程模型是跨平台的,使得开发者可以更轻松地在不同平台上实现多线程。

        综上所述,这些因素使得线程在Java中成为实现并发操作的首选方案。

3.进程与线程的区别

        了解完了进程和线程之后,让我们回归主题,Java中进程与线程的到底有什么区别呢?其实从上文中我们就可以得到一些结论,但是这里我们进行总结:

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