进程线程区别联系

进程线程区别联系:
进程(process)是指在系统中正在运行的一个应用程序,是系统资源分配的基本单位,在内存中有其完备的数据空间和代码空间,拥有完整的虚拟空间地址。一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。

线程(thread)是进程内相对独立的可执行单元,所以也被称为轻量进程(lightweight processes);是操作系统进行任务调度的基本单元。它与父进程的其它线程共享该进程所拥有的全部代码空间和全局变量,但拥有独立的堆栈(即局部变量对于线程来说是私有的)。

联系

一个进程至少拥有一个线程——主线程,也可以拥有多个线程;一个线程必须有一个父进程。多个进程可以并发执行;一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

区别

系统开销:在创建或撤消进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销

资源管理:进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

通信方式:进程间通信主要包括管道、系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储)、SOCKET,具体说明参考linux进程间通信方式。进程间通信其实是指分属于不同进程的线程之间的通讯,所以进程间的通信方法同样适用于线程间的通信。但对应归于同一进程的不同线程来说,使用全局变量进行通信效率会更高。

线程的引入:例如,有一个Web服务器要进程的方式并发地处理来自不同用户的网页访问请求的话,可以创建父进程和多个子进程的方式来进行处理,但是创建一个进程要花费较大的系统开销和占用较多的资源。除外,这些不同的用户子进程在执行的时候涉及到进程上下文切换,上下文切换是一个复杂的过程。所以,为了减少进程切换和创建的开销,提高执行效率和节省资源,人们在操作系统中引入了"线程(thread)"的概念。
进程的作用和定义:进程是为了提高CPU的执行效率,减少因为程序等待带来的CPU空转以及其他计算机软硬件资源的浪费而提出来的。进程是为了完成用户任务所需要的程序的一次执行过程和为其分配资源的一个基本单位,是一个具有独立功能的程序段对某个数据集的一次执行活动。
线程和进程的区别:
1、线程是进程的一部分,所以线程有的时候被称为是轻权进程或者轻量级进程。
2、一个没有线程的进程是可以被看作单线程的,如果一个进程内拥有多个进程,进程的执行过程不是一条线(线程)的,而是多条线(线程)共同完成的。
3、系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存区域,但是不会为线程分配内存(线程所使用的资源是它所属的进程的资源),线程组只能共享资源。那就是说,除了CPU之外(线程在运行的时候要占用CPU资源),计算机内部的软硬件资源的分配与线程无关,线程只能共享它所属进程的资源。
4、与进程的控制表PCB相似,线程也有自己的控制表TCB,但是TCB中所保存的线程状态比PCB表中少多了。
5、进程是系统所有资源分配时候的一个基本单位,拥有一个完整的虚拟空间地址,并不依赖线程而独立存在。
进程与程序的区别:
程序是一组指令的集合,它是静态的实体,没有执行的含义。而进程是一个动态的实体,有自己的生命周期。一般说来,一个进程肯定与一个程序相对应,并且只有一个,但是一个程序可以有多个进程, 或者一个进程都没有 也可以只有一个进程。除此之外,进程还有并发性和交往性。简单地说,进程是程序的一部分,程序运行的时候会产生进程。

总结:
线程是进程的一部分,进程是程序的一部分

线程生命周期:

1、新建状态

用new关键字和Thread类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新生状态。处于新生状态的线程有自己的内存空间,通过调用start方法进入就绪状态(runnable)。

注意:不能对已经启动的线程再次调用start()方法,否则会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。

2、就绪状态

处于就绪状态的线程已经具备了运行条件,但还没有分配到CPU,处于线 程就绪队列(尽管是采用队列形式,事实上,把它称为可运行池而不是可运行队列。因为cpu的调度不一定是按照先进先出的顺序来调度的),等待系统为其分配 CPU。等待状态并不是执行状态,当系统选定一个等待执行的Thread对象后,它就会从等待执行状态进入执行状态,系统挑选的动作称之为“cpu调 度”。一旦获得CPU,线程就进入运行状态并自动调用自己的run方法。
提示:如果希望子线程调用start()方法后立即执行,可以使用Thread.sleep()方式使主线程睡眠一伙儿,转去执行子线程。
3、运行状态

处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

处于就绪状态的线程,如果获得了cpu的调度,就会从就绪状态变为运行状态,执行run()方法中的任务。如果该线程失去了cpu资源,就会又从运 行状态变为就绪状态。重新等待系统分配资源。也可以对在运行状态的线程调用yield()方法,它就会让出cpu资源,再次变为就绪状态。

当发生如下情况是,线程会从运行状态变为阻塞状态:

①、线程调用sleep方法主动放弃所占用的系统资源

②、线程调用一个阻塞式IO方法,在该方法返回之前,该线程被阻塞

③、线程试图获得一个同步监视器,但更改同步监视器正被其他线程所持有

④、线程在等待某个通知(notify)

⑤、程序调用了线程的suspend方法将线程挂起。不过该方法容易导致死锁,所以程序应该尽量避免使用该方法。

当线程的run()方法执行完,或者被强制性地终止,例如出现异常,或者调用了stop()、desyory()方法等等,就会从运行状态转变为死亡状态。

4、阻塞状态

处于运行状态的线程在某些情况下,如执行了sleep(睡眠)方法,或等待I/O设备等资源,将让出CPU并暂时停止自己的运行,进入阻塞状态。

在阻塞状态的线程不能进入就绪队列。只有当引起阻塞的原因消除时,如睡眠时间已到,或等待的I/O设备空闲下来,线程便转入就绪状态,重新到就绪队列中排队等待,被系统选中后从原来停止的位置开始继续运行。有三种方法可以暂停Threads执行:

5、死亡状态

当线程的run()方法执行完,或者被强制性地终止,就认为它死去。这个线程对象也许是活的,但是,它已经不是一个单独执行的线程。线程一旦死亡, 就不能复生。 如果在一个死去的线程上调用start()方法,会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常。

一、进程
进程是操作系统结构的基础;是一次程序的执行;是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。操作系统中,几乎所有运行中的任务对应一条进程(Process)。一个程序进入内存运行,即变成一个进程。进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定独立功能。描述进程的有一句话非常经典——进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程是系统中独立存在的实体,拥有自己独立的资源,拥有自己私有的地址空间。进程的实质,就是程序在多道程序系统中的一次执行过程,它是动态产生,动态消亡的,具有自己的生命周期和各种不同的状态。进程具有并发性,它可以同其他进程一起并发执行,按各自独立的、不可预知的速度向前推进。
(注意,并发性(concurrency)和并行性(parallel)是不同的。并行指的是同一时刻,多个指令在多台处理器上同时运行。并发指的是同一时刻只能有一条指令执行,但多个进程指令被被快速轮换执行,看起来就好像多个指令同时执行一样。)
进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

二、线程
线程,有时被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP),是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID,当前指令指针(PC),寄存器集合和堆栈组成。另外,线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程自己不拥有系统资源,只拥有一点儿在运行中必不可少的资源,但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约,致使线程在运行中呈现出间断性。每一个程序都至少有一个线程,若程序只有一个线程,那就是程序本身。
线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作,称为多线程。

三、线程状态


线程共包括以下5种状态。
1. 新建状态(New) : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。此时它和其他Java对象一样,仅仅由Java虚拟机分配了内存,并初始化其成员变量值。
2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被调用了该对象的start()方法,该线程处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行,取决于JVM中线程调度器的调度。
3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked) : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
(01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
(02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
(03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead) : 线程执行完了、因异常退出了run()方法或者直接调用该线程的stop()方法(容易导致死锁,现在已经不推荐使用),该线程结束生命周期。

四、wait()、notify()、nofityAll()方法
在Object.java中,定义了wait(), notify()和notifyAll()等方法。
wait()的作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁。
而 notify()和notifyAll()的作用,则是唤醒当前对象上的等待线程;notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程。
Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下:
notify() -- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程,使其进入“就绪状态”。
notifyAll() -- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程,使其进入“就绪状态”。
wait() -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout) -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout, int nanos) -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait()的作用是让“当前线程”等待(会释放锁),而“当前线程”是指正在cpu上运行的线程!
此处,http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479224.html例子讲的非常详细。

五、yield()、sleep()、join()和interrupt()方法
1、yield()
yield()是Thread类的静态方法。它能让当前线程暂停,但不会阻塞该线程,而是由“运行状态”进入到“就绪状态”,从而让 其它具有相同优先级的等待线程获取执行权;但是,并不能保证在当前线程调用yield()之后,其它具有相同优先级的线程就一定能获得执行权;也有可能是 当前线程又进入到“运行状态”继续运行!
值得注意的是,yield()方法不会释放锁。

2、sleep()
sleep()是Thread类的静态方法。该方法声明抛出了InterrupedException异常。所以使用时,要么捕捉,要么声明抛出。
有2种重载方式:
——static void sleep(long millis)  :  让当前正在执行的线程暂停millis毫秒,并进入阻塞状态,该方法受到系统计时器和线程调度器的精度和准度的影响。
——static void sleep(long millis , int nanos)  : 让当前正在执行的线程暂停millis毫秒加nanos微秒,并进入阻塞状态,该方法受到系统计时器和线程调度器的精度和准度的影响。
sleep() 的作用是让当前线程休眠,即当前线程会从“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。sleep()会指定休眠时间,线程休眠的时间会大于/等于该休眠时间;在线程重新被唤醒时,它会由“阻塞状态”变成“就绪状态”,从而等待cpu的调度执行。常用来暂停程序的运行。
同时注意,sleep()方法不会释放锁。

3、join()
join() 是Thread的一个实例方法。表示,当某个程序执行流中调用其他线程的join方法时,调用线程将被阻塞,直到被join的线程执行完毕。
有3种重载的形式:
——join()  :  等待被join的线程执行完成
——join(long millis)  :  等待被join的线程的时间最长为millis毫秒,若在millis毫秒内,被join的线程还未执行结束,则不等待。
——join(long millis , int nanos)  : 等待被join的线程的时间最长为millis毫秒加nanos微秒,若在此时间内,被join的线程还未执行结束,则不等待。
即当前线程内,用某个线程对象调用join()后,会使当前线程等待,直到该线程对象的线程运行完毕,原线程才会继续运行。

4、interrupt()
interrupt位于Thread类,用于中断线程。中断处于“阻塞状态”的线程时,由于处于阻塞状态,中断标记会被清除,所以会抛出一个 InterruptedException。interrupt()并不会中断处于“运行状态”的线程,会把线程的“中断标记”设置为true。
值得注意的是,interrupted() 和 isInterrupted()都能够用于检测对象的“中断标记”。区别是,interrupted()除了返回中断标记之外,它还会清除中断标记(即将中断标记设为false);而isInterrupted()仅仅返回中断标记。

六、 Synchronized关键字
1、原理
在java中,每一个对象有且仅有一个同步锁。这也意味着,同步锁是依赖于对象而存在。
当我们调用某对象的synchronized方法时,就获取了该对象的同步锁。例如,synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。
不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说,某时间点,对象的同步锁只能被一个线程获取到!通过同步锁,我们就能在多线程中,实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如,现在有个线程A和线程B,它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设,在某一时刻,线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作;而此时,线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败,它必须等待,直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行。

2、基本规则
第一条 : 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
第二条 : 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
第三条 : 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

3、实例锁和全局锁
实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例,那么该锁也具有全局锁的概念。
实例锁对应的就是synchronized关键字。
全局锁 -- 该锁针对的是类,无论实例多少个对象,那么线程都共享该锁。
全局锁对应的就是static synchronized(或者是锁在该类的class或者classloader对象上)。
就是说,一个非静态方法上的synchronized关键字,代表该方法依赖其所属对象。一个静态方法上synchronized关键字,代表该方法依赖这个类本身。

七、线程优先级和守护线程
1、线程优先级
java中的线程优先级的范围是1~10,默认的优先级是5。每个线程默认的优先级都与创建它的父线程具有相同的优先级。默认情况下,mian线程具有普通优先级。“高优先级线程”会优先于“低优先级线程”执行。Thread提供了setPriority(int newPriority)和getPriority()方法来设置和返回线程优先级。
Thread类有3个静态常量:
——MAX_PRIORITY = 10
——MIN_PRIORITY = 1
——NORM_PRIORITY = 5

2、守护线程
java 中有两种线程:用户线程和守护线程。可以通过isDaemon()方法来区别它们:如果返回false,则说明该线程是“用户线程”;否则就是“守护线程”。
用户线程一般用户执行用户级任务,而守护线程也就是“后台线程”,一般用来执行后台任务。需要注意的是:Java虚拟机在“用户线程”都结束后会后退出。
守护线程又称“后台线程”、“精灵线程”,它有一个特征——如果所有前台线程都死亡,后台线程自动死亡。
通过setDaemon(true)来设置一个线程。

多线程是Java中不可避免的一个重要主体。从本章开始,我们将展开对多线程的学习。接下来的内容,是对“JDK中新增JUC包”之前的Java多线程内容的讲解,涉及到的内容包括,Object类中的wait(), notify()等接口;Thread类中的接口;synchronized关键字。
注:JUC包是指,Java.util.concurrent包,它是由Java大师Doug Lea完成并在JDK1.5版本添加到Java中的。

在进入后面章节的学习之前,先对了解一些多线程的相关概念。
线程状态图

说明:
线程共包括以下5种状态。
1. 新建状态(New) : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。例如,Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后,其它线程调用了该对象的start()方法,从而来启动该线程。例如,thread.start()。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行。
3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked) : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
(01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
(02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
(03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead) : 线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

这5种状态涉及到的内容包括Object类, Thread和synchronized关键字。这些内容我们会在后面的章节中逐个进行学习。
Object类,定义了wait(), notify(), notifyAll()等休眠/唤醒函数。
Thread类,定义了一些列的线程操作函数。例如,sleep()休眠函数, interrupt()中断函数, getName()获取线程名称等。
synchronized,是关键字;它区分为synchronized代码块和synchronized方法。synchronized的作用是让线程获取对象的同步锁。
在后面详细介绍wait(),notify()等方法时,我们会分析为什么“wait(), notify()等方法要定义在Object类,而不是Thread类中”