线程详细概念

Posted 2020-11-10 WhiteSpace

一、概述 
在windows中，每一个打开运行的应用程序或后台程序，比如运行中的QQ、谷歌浏览器、网易云音乐、资源管理器等都是一个进程。我们感觉这些程序是“同时”运行的，但实际上，一个处理器同一时刻只能运行一个进程，只是CPU在高速轮换执行让我们有这样的错觉，我们感受不到中断的原因是CPU执行速度相对于我们的感觉实在是太快了。

我们学c，写java，大部分时候做的都是单线程的编程。只有一条顺序执行的主线——程序从main方法开始，依次执行代码，直到执行完全部代码，除非某一行代码出错导致主线阻塞。

多线程就是有多条顺序执行流“同时”执行，且它们之间互不干扰。多线程的应用场景，举一个很简单的例子，我们写一个Web网站后台，如果只支持单线程，那么同时只能有一个用户访问站点，这现实吗？我们是不是应该为每一个用户创建一个线程，使每个用户能“同时”访问站点。

这里，我所有的“同时”都画上了引号，因为在计算机领域，宏观的“同时”与微观的“同时”是不同的，它们被叫做并发与并行。

并发是指，同一时刻只能有一条指令（或一个进程、一个线程）运行，但由于CPU的轮换执行速度超乎想象，在宏观上看，就有多条指令同时执行的效果。 
而并行，就像我们平时的理解，是同一时刻有多条指令在多个处理机上同时执行。

二、进程详述

1、概念 
我们都知道程序，一个程序是静态的，通常是存放在外存中的。而当程序被调入内存中运行后，就成了进程。 
顾名思义，进程就是进行中的程序，它是个动态的概念。是系统进行资源分配与调度的基本单位。

2、进程一般有如下三个特点： 
a、独立性：每个进程拥有自己独立的资源，拥有私有的地址空间，其大小与处理机位数有关，如Win32系统，32位地址映射4GB地址空间，其中低地址的2GB作为用户模式的虚拟地址空间（应用程序可共享，线程间独立），高地址的2GB作为内核模式的虚拟地址空间（系统使用）。 
b、动态性：这点从进程的概念可以看出，运行中的程序就是进程。进程中有时间、状态（博文详解）、生命周期等动态的概念。 
c、并发性：多个进程在单个处理器上并发执行。

3、进程主要包含了三个部分： 
a、程序代码：用于描述进程要完成的功能。 
b、数据集合：程序执行所需要的数据与工作区域。 
c、PCB程序控制块：包含进程的描述信息与控制信息，是进程的唯一标志，也正是因为有了PCB，进程就成了一个动态的概念。

三、线程与多线程详述

1、概念，由线程与进程关系论述

一个进程内部可能包含了很多顺序执行流，每个顺序执行流就是一个线程。 
现在操作系统大多使用抢占式多任务操作策略，以支持多进程的并发性，而多线程是多进程的扩展，使一个进程也能像一个处理器一样并发处理多项任务，线程就是进程中并发执行的基本单位，线程也因此被称为“轻量级进程”。一个进程可以包含多个线程，每条线程都有其父进程。

2、线程的资源

我们可能了解过Java的内存机制，听说过“线程私有”、“线程共享”这样的名词，方法栈（通过栈帧中的局部变量表存放局部变量）、程序计数器是线程私有的，它们的内存空间是专属于某条线程的；而父进程的资源（如代码段、进程公有数据）是子线程间共享的，对于共享资源区域的编程要十分小心，确保不会影响到其他线程。

3、多线程的优势，由线程与进程的区别论述

a、独立的线程与分隔的进程相比，隔离程度更小，因为线程共享了进程的资源，更容易实现线程间通信。 
b、系统创建一个进程要为进程分配资源，而创建一个线程，只需要分配线程私有的资源即可，代价小很多，多以用多线程代替多进程实现高并发有更高的效率。 
c、多线程编程更加方便，程序代码级别即可实现。