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进程与线程

news 来源：原创 2025/6/16 14:33:28

1. 进程与线程

1.1 进程与线程

进程

程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至CPU，数据加载至内存。指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令
当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。
进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程，也有的程序只能启动一个实例进程。

线程

一个进程可以分为一到多个线程。
一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给CPU执行。
Java中，线程作为最小的调度单位，在 windows 中进程是不活动的，只是作为线程的容器。

二者对比

进程基本上互相独立的，而线程存在于进程内，是进程的一个子集
进程拥有共享的资源，如内存空间等，供起内部的线程共享。
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）
- 不同计算机之间的进程通信，需要通过网络，并遵循共同的协议，例如 HTTP。
线程通信相对简单，因为它们共享进程的内存，一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量。
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。

1.2 并行和并发

单核CPU下，线程实际上还是串行执行的。操作系统中有一个组件叫做任务调度器，将 CPU 的时间片（windows 下时间片最小约为 15ms）分给不同的程序使用，只是由于 CPU 在线程间（时间片很短）的切换非常快。人类感觉是 同时运行的。总结就是：微观串行，宏观并行。

一般会将这种（线程轮流使用CPU）的做法称为并发，concurrent。

在这里插入图片描述

多核 CPU 下，每个核（core）都可以调度运行线程，这时候线程是可以并行的。

在这里插入图片描述

引用 Rob Pike 的一段描述

并发（concurrent）是同一时间对（dealing with）多件事情的能力。
并行（parallel）是同一时间动手做（doing）多件事情的能力。

例子

家庭主妇做饭、打扫卫生、给孩子喂奶，她一个人轮流交替做这多件事，这时就是并发
家庭主妇雇了个保姆，她们一起这些事，这时既有并发，也有并行（这时会产生竞争，例如锅只有一口，一个人用锅时，另一个人就得等待）
雇了3个保姆，一个专做饭、一个专打扫卫生、一个专喂奶，互不干扰，这时是并行。

1.3 应用

应用之异步调用（案例1）

以调用方角度来讲，如果

需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步。

1）设计

多线程可以让方法执行变为异步的（即不要干等着）比如说读取磁盘文件时，假设读取操作花费了5秒钟，如果没有线程调度机制，这5秒 cpu 什么都做不了，其它代码都得暂停。

2）结论

比如在项目中，视频文件需要转换格式等操作比较费时，这时开一个新线程处理视频转换，避免阻塞主线程。
tomcat 的异步 servlet 也是类似的目的，让用户线程处理耗时较长的操作，避免阻塞 tomcat 的工作线程。
ui 程序中，开线程进行其他操作，避免阻塞 ui 线程。

2. Java 线程

2.1 创建和运行线程

方法一，直接使用 Thread

// 创建线程对象
Thread t = new Thread() {public void run() {// 要执行的任务}
};
// 启动线程
t.start();

例如：

// 构造方法的参数是给线程指定名字，推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {@Override// run 方法内实现了要执行的任务public void run() {log.debug("hello");}
};
t1.start();

方法二，使用 Runnable 配合 Thread

把【线程】和【任务】（要执行的代码）分开

Thread 代表线程
Runnable 可运行的任务（线程要执行的代码）

Runnable runnable = new Runnable() {public void run(){// 要执行的任务}
};
// 创建线程对象
Thread t = new Thread( runnable );
// 启动线程
t.start();

例如：

// 创建任务对象
Runnable task2 = new Runnable() {@Overridepublic void run() {log.debug("hello");}
};
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();

Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码

// 创建任务对象
Runnable task2 = () -> log.debug("hello");
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();

原理之 Thread 和 Runnable 的关系

方法1 是把线程和任务合并在了一起，方法2 是把线程和任务分开了
用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系，更灵活

方法三，FutureTask 配合 Thread

FutrueTask 能够接收 Callable 类型的参数，用来处理有返回结果的情况。

// 创建任务对象
FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> {log.debug("hello");return 100;
});
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
new Thread(task3, "t3").start();
// 主线程阻塞，同步等待 task 执行完毕的结果
Integer result = task3.get();
log.debug("结果是:{}", result);

2.2 查看进程线程的方法

windows

任务管理器可以查看进程和线程数，也可以用来杀死进程
tasklist 查看进程
taskkill 杀死进程

linux

ps -fe查看所有进程
ps -fT -p 查看某个进程（PID）的所有线程
kill 杀死进程
top 按大写 H 切换是否显示线程
top -H -p 查看某个进程（PID）的所有线程

Java

jps 命令查看所有 Java 进程
jstack 查看某个Java 进程（PID）的所有线程
jconsole 来查看某个 Java 进程中线程的运行情况。

jconsole 远程监控配置

需要以如下方式运行你的 java 类

java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote -
Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 -
Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=是否认证 java类