【Java|多线程与高并发】进程与线程的区别与联系

朱雀 2023-09-27 14:26 225阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  什么是进程
 *  什么是线程
 *  上下文切换
 *  多线程一定比串行执行快吗
 *  进程与线程的区别与联系

## 什么是进程 ##

> 进程的定义:进程是正在运行的程序实体，并且包括这个运行的程序中占据的所有系统资源，比如说CPU（寄存器），IO,内存，网络资源等。

但这些定义十分抽象,可以`打开任务管理器来查看进程`  
![在这里插入图片描述][afbbb3942da742408012b2176e0c8af6.png]  
操作系统中的一个exe程序就可以认为是进程

## 什么是线程 ##

> 线程的定义:线程是指进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。

线程可以理解为进程执行中的一些子任务,这些线程各自执行一些任务,才构成了一个完整的exe程序(进程).  
因此 `先有进程,后有线程,进程中可以创建多个线程,至少有一个线程,但不能没有线程`  
进程负责向操作系统申请资源,在一个进程中,多个线程共享相同的内存和文件资源.

## 上下文切换 ##

即使是单核处理器也支持多线程执行代码,进行并发编程时,CPU会不断地切换线程执行.但是切换的时间很快,因此我们是感知不到线程是切换的  
CPU通过时间分配算法来循环执行任务,当执行一段时间后切换到另一个任务.在切换之前,需要保存上一个任务执行的状态,以便下次切换回来的时候,再加载这个任务的状态,可以接着上次切换前的状态继续往下运行,任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换

减少上下文的方法有:`无锁并发编程 CAS算法 使用最少线程和使用协程`

## 多线程一定比串行执行快吗 ##

通过以下简单的示例即可验证:

public class Example3 {
        
    
        private static final long count = 10000001;
    
        public static void main(String[] args) {
        
            concurrency();
            serial();
        }
        private static void concurrency(){
        
            long start = System.currentTimeMillis();// 记录程序开始运行的时间
            Thread thread = new Thread(()->{
        
                int a = 0;
                for (long i = 0; i < count; i++) {
        
                    a++;
                }
            });
            thread.start();
            int b = 0;
            for (long i = 0; i < count; i++) {
        
                b++;
            }
            try {
        
                thread.join();// 等待线程结束
            } catch (InterruptedException e) {
        
                throw new RuntimeException(e);
            }
            long end = System.currentTimeMillis();// 记录结束时间
            System.out.println(end-start);
        }
        private static void serial(){
        
            long start = System.currentTimeMillis();
            int a = 0;
            for (long i = 0; i < count; i++) {
        
                a++;
            }
            int  b = 0;
            for (long i = 0; i < count; i++) {
        
                b++;
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end-start);
        }
    }

通过改变count的值,来观察它们运行时间的差距即可  
因此很容易得出结论: `多线程不一定比串行执行快` 只有当数据量足够多时,多线程才比串行执行快  
这是因为`线程在创建以及进行上下文交换时有一定的开销.`

## 进程与线程的区别与联系 ##

1.  在启动线程时,只有第一个线程的开销比较大,后面的开销就很小了
2.  在不支持线程的操作系统中，进程既是资源分配的基本单位，也是调度的基本单位；在拥有线程的操作系统中，线程是调度的基本单位，而进程是资源分配的基本单位。
3.  进程虽然是独立的,但它们之间可以相互通信
4.  线程在进程中,属于子集关系
5.  虽然线程很轻,但是线程之间的上下文切换时间成本很高

[afbbb3942da742408012b2176e0c8af6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/afbbb3942da742408012b2176e0c8af6.png