Java多线程 V1

启动一个软件就相当于启动了一个进程，对于Java程序来说，启动的就是Java虚拟机（JVM）这个进程。

JVM进程启动后，会先启动主线程，主线程由JVM启动，它的作用是调用main方法，也就是说main方法的运行是在主线程中进行的。同时，JVM还会启动一个垃圾回收线程（GC线程），它就像“保洁员”一样，时刻监控堆内存，当垃圾达到一定程度时就进行清理，释放内存。所以，即便我们没特意提过多线程，Java程序其实一直运行在多线程环境中（主线程+GC线程）。

在main方法执行过程中，程序员可以自己创建线程对象并启动，甚至能启动100个线程，这些操作都可以在main方法里通过编写代码完成，这样Java程序就会处于多线程环境中。

  根据Java虚拟机规范，线程共享的内存部分包括堆、方法区（含运行时常量池），如果Java程序启动了10个线程，它们会共享同一个堆和方法区。    而线程私有的内存部分有程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。每个线程都有自己独立的虚拟机栈，用于存储方法调用时的压栈、弹栈信息；本地方法栈则用于存储带native关键字的方法（底层调用C++动态链接库程序）的相关信息，10个线程就有10个独立的虚拟机栈和本地方法栈。

 

这也决定了不同变量的线程安全性：局部变量存储在虚拟机栈中，因每个线程的虚拟机栈独立，所以局部变量不共享，不存在线程安全问题；实例变量在对象中，对象存于堆里，静态变量也在堆中，二者都处于线程共享的内存区域，所以需要考虑线程安全问题。

 

 

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程序执行时，先创建进程，再在进程中执行程序。一般来说，一个进程可以包含多个线程，线程是进程中的一个执行单元，是进程的一部分，负责在进程中执行程序代码。每个线程都有自己的栈以及程序计数器（以Java为例），并且可以实现进程资源的共享，进程资源共享靠的是堆和方法区。多线程可以在同一时刻执行不同的操作，从而提高程序的执行效率。

现代操作系统支持多进程，也就是可以启动多个软件，一个软件通常就是一个进程，这称为多进程并发。通常一个进程可以启动多个线程，称为多线程并发。除了并发，还有并行的概念，下面具体说明：

- 并行：针对多核CPU，指真正意义上的同时执行。
- 并发：针对单核CPU，多个进程或多个线程之间会抢夺CPU资源，谁抢到谁执行。它们占有CPU的时间线不同，会频繁切换执行，宏观上给人同时执行的错觉，但微观上并非同时。

多线程的作用，严格来说是提高CPU的利用率，让能力很强的CPU多干活。毕竟如果CPU只能每时每刻支持一个软件运行，会造成浪费，而多线程能让CPU同时处理多个软件，给人同时执行的感觉。

在相关规范中，存放区是线程共享的，而栈、程序计数器是每个线程私有的，这些运行原理前面已提及。

还有“main thread”即主线程，主线程负责执行main方法。除了主线程，还会启动垃圾回收线程，因此启动Java虚拟机至少会启动两个线程，可能还有其他未知线程。在main方法执行过程中，程序员可以手动创建并启动其他线程，这些线程属于分支线程。

再详细说说并发与并行：

- 并发是单核CPU中，同一时刻只能有一条指令执行，但多个指令被快速轮换执行，宏观上有同时执行的效果，微观上是把时间分成若干段，让多个指令快速交替执行。
- 并行是多核CPU中，同一时刻多条指令在多个CPU上同时执行，多个线程或进程能独立、同时、互不干扰地执行，不存在抢夺CPU的情况。

我们用Java写的程序，可能属于并发编程，也可能属于并行编程，或者两者都有，这取决于CPU的使用情况。如果电脑是多核但启动软件太多，可能是并发；如果多核CPU都空闲，可能是并行。所以现在的编程中，并发和并行通常是同时存在的。

关于线程的调度模型，有两种：

- 分时调度：所有线程轮流使用CPU执行权，平均分配每个线程占有的CPU时间，强调公平。
- 抢占式调度：里面有优先级的概念，优先级高的线程更能抢到CPU时间片或更容易拿到执行权，以较大的概率优先获得CPU资源；如果线程优先级相同，会随机选择一个线程获得CPU执行权。Java采用的就是抢占式调度模型。

那么在Java语言中，实现线程的方式也是比较清晰的。