JavaEE 初阶篇-深入了解进程与线程（常见的面试题：进程与线程的区别）

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文章目录

        2.0 线程概述

        3.0 常见的面试题：谈谈进程与线程的区别

        4.0 Java 实现多线程的常见方法

        1.0 进程概述

        一个程序运行起来，就会对应一个进程，进程是系统分配资源的基本单位。每个进程都有自己的地址空间、代码、数据、堆栈等资源，可以独立运行并与其他进程隔离。

进程特点：

        1）进程是程序的执行实例，是计算机系统中最基本的执行单位。

        2）每个进程有自己的地址空间、资源和状态，相互独立运行，互不干扰。

进程的状态：

        1）就绪态(Ready)：进程已经准备好运行，等待系统分配处理器资源。

        2）运行态(Running)：进程正在执行指令，占用处理器资源。

        3）阻塞态(Blocked)：进程因等待某些事件发生而暂时停止运行。

        4）终止态(Terminated)：进程执行完毕或被终止，释放资源。

        2.0 线程概述

        是进程中的实际执行单元。线程是系统调度执行的基本单位。一个进程可以包含一个或多个线程，共享进程的资源，但每个线程有自己的栈空间和执行路径。

线程特点：

        1）线程是进程中的执行单元，可以看作是轻量级的进程。

        2）同一进程中的线程共享进程的地址空间和资源，可以直接访问进程的全局变量和数据。线程共享进程的资源，减少资源的重复占用，提高资源的利用效率。

        3）线程之间的切换比进程之间的切换更快速，因为线程共享相同的地址空间。

线程的状态：

        1）就绪态(Ready)：进程已经准备好运行，等待系统分配处理器资源。

        2）运行态(Running)：进程正在执行指令，占用处理器资源。

        3）阻塞态(Blocked)：进程因等待某些事件发生而暂时停止运行。

        4）终止态(Terminated)：进程执行完毕或被终止，释放资源。

        2.1 多线程概述

        多线程是指在一个程序中同时执行多个线程，每个线程可以独立执行不同的任务或操作。在Java中，多线程可以让程序更高效地利用计算机的多核处理器，提高程序的性能和响应速度。

        3.0 常见的面试题：谈谈进程与线程的区别

        1）资源占用方面上的区别：

        进程拥有独立的地址空间和资源，进程与进程之间相互独立，即使一个进程出现了某些因素的影响，不能运行了，另一个进程也不会受到影响。

        线程共享所属进程的地址和资源，包括全局变量、栈空间等，线程之间可以直接通信。若在一个进程中有若个线程中，即使只有一个线程出现问题，那么所有的线程都有可能会收到影响。

        2）通信和同步方面上：

         进程通信比较复杂，需要使用 IPC 机制，如管道、消息队列、共享内存等。

        线程之间共享进程的资源，可以直接访问全局变量，线程通信更加方便。

        3）切换开销方面上的区别：

        进程切换的开销比较大，需要保存和恢复整个进程的状态，包括内存映像、寄存器等。

        线程切换的开销比较小，因为线程共享进程的资源，只需要保存和回复线程的稀有数据。

举个例子：

线程与进程的区别：

        4.0 Java 实现多线程的常见方法

        1）继承 Thread 类。2）实现 Runnable 接口。

        4.1 实现多线程方法 – 继承 Thread 类

        先创建一个类继承 Thread 类，重写 run 方法。还需要在主函数中利用 start 方法启动。这样就创建了一个线程，调用 start 方法之后，系统会自动调用重写的 run 方法，也就是回调函数。交给系统执行 run 方法。

        在 mian 中也是一个线程，称为主线程，主线程是自动创建的，而 thread 线程则是我们手动创建出来的。

代码如下：

public class demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyThread();
        thread.start();

        while (true){
            System.out.println("正在执行主线程");
        }

    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("正在执行 run 线程");
        }
    }
}

运行结果：

以上代码和运行结果都是多线程所展示的，接下来对比一下单线程代码和运行结果：

public class demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyThread();
        thread.run();

        while (true){
            System.out.println("正在执行主线程");
        }

    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("正在执行 run 线程");
        }
    }
}

        注意观察，这里没有用到 start 方法，那么就意味着没有创建新的线程当前是主线程。因为没有创建新的线程，所以就不会有系统自动调用重写的 run 方法，那么我们自己手动调用 run 方法也是可以的，不过还是在同一个线程里面，并没有创建新的线程。因此，这里只能输出 “正在执行 run 线程” 这条语句，只能等到这循环结束后，才会执行下一个循环，因为在同一个线程里面，不能多并行。

运行结果：

        除了以上方法可以看出来是否是多线程代码，还可以用到 jconsole.exe 这个应用程序，直观的感受出来。还是用到以上的多线程代码，来观察：

进入的页面找到相应的 .java 文件：

进入后，可以看到一个 java 应用程序运行的时候，至少有 15 个线程： 

可以我们手动创建的线程 Thread-0 还有自动创建的主线程：

        剩下的线程都是 jvm 帮我们做的一些其他工作，涉及到的负责垃圾回收的，负责记录调试信息的……

详细补充：

        1）start 方法调用操作系统提供的“创建线程”的 API ，在内核中创建对应 PCB ，并且把 PCB 加入到链表中。run 方法则是在进一步的系统调度到这个线程了之后，系统自动就会执行上诉 run 方法中的逻辑。

        2）多线程的调度顺序是无序的，在操作系统内部也称为“抢占式执行”。任何一个线程，在执行到任何一个代码的过程中，都可以被其他线程抢占掉它的 cpu 资源，于是 cup 就给别的线程执行了。这样的抢占式执行，充满了随机性，正是这样的随机性，使多线程的程序，执行效果，也会难以预测，甚至可以会引入 bug 。

        除了以上的写法之外，还有用匿名内部类形式。

代码如下：

public class demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    System.out.println("正在运行 run 方法");
                }
            }
        };
        thread.start();

        while (true){
            System.out.println("正在运行 main 方法");
        }
    }
}

还可以用 lambda 方式进行进一步的简化：

public class demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true){
                System.out.println("正在运行 run 方法");
            }
        });
        thread.start();

        while (true){
            System.out.println("正在运行 main 方法");
        }
    }
}

        4.2 实现多线程方法 – 实现 Runnable 接口

        为了提高代码的灵活性，可以将线程的任务与线程本身分离，使代码结构更清晰。

        先实现 Runnable 接口，一样的需要重写 run 方法，再把这个实例作为参数传入到创建 Thread 类中。最后调用 start 方法启动线程。

代码如下：

public class demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();

        while (true){
            System.out.println("正在运行 main 方法");
        }
    }

}
class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("正在运行 run 方法");
        }
    }
}

同样也可以用匿名类内部类方式：

public class demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(()-> {
                while(true) {
                    System.out.println("正在运行 run 方法");
                }
        });

        thread.start();

        while (true){
            System.out.println("正在运行 main 方法");
        }
    }
}