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一、背景引入

在引入多線程之前，我們先來(lái)看一下進(jìn)程是為了干什么的，一句話總結(jié)就是：滿足"并發(fā)編程"這樣的需求。

早些時(shí)候，CPU都是單核心的CPU，但是隨著技術(shù)工藝變得越來(lái)越強(qiáng)，單核心CPU的性能的確是越來(lái)越強(qiáng)的，但是單核心CPU技術(shù)工藝研發(fā)到一定程度后就會(huì)遇到瓶頸，從而導(dǎo)致單核心CPU的研發(fā)變得非常緩慢。于是就就逐漸向多核心CPU的方向進(jìn)行發(fā)展研究。

好了，既然CPU逐漸變成了多核心，那么應(yīng)用程序也應(yīng)該做出相應(yīng)的調(diào)整來(lái)把多核心的CPU給利用起來(lái)（意思就是僅僅由硬件上的支撐是不夠的，我們還要由軟件上的配合），以免造成一核有難，多核圍觀的場(chǎng)景。

另外，早期的系統(tǒng)一般是單任務(wù)系統(tǒng)，即在同一時(shí)刻只能使用一個(gè)程序，而無(wú)法在同一時(shí)刻內(nèi)使用多個(gè)程序，完成多個(gè)任務(wù)。而要完成多個(gè)任務(wù)的話，進(jìn)程就顯得特別關(guān)鍵。

二、線程的引入

多進(jìn)程能夠很好的實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程的效果，但還由一個(gè)缺點(diǎn)就是進(jìn)程太重，即消耗資源更多，速度更慢。如果進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀比較少的話那還勉強(qiáng)可以，但是如果進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀非常頻繁的話，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生非常多的開(kāi)銷。開(kāi)銷大主要體現(xiàn)在需要給進(jìn)程分配資源，而給進(jìn)程分配資源的這一過(guò)程也是需要很多時(shí)間成本的。

于是就有人提出這樣一個(gè)解決方案：即在創(chuàng)建進(jìn)程的過(guò)程中，只分配簡(jiǎn)單的PCB（進(jìn)程控制塊），而不去分配后續(xù)需要的內(nèi)存硬盤資源，即把分配資源的時(shí)間省去，這樣既可以完成多并發(fā)編程的任務(wù)又能夠提升進(jìn)程創(chuàng)建銷毀的速度。

這樣一種只分配簡(jiǎn)單的PCB而不去分配后續(xù)需要的內(nèi)存硬盤資源的這樣一種方式稱為輕量級(jí)進(jìn)程，也叫做線程(thread)。所以簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)線程就是只分配PCB，但不分配后續(xù)需要的內(nèi)存硬盤資源。

但是線程總歸是要完成任務(wù)的，如果不去分配后續(xù)需要的內(nèi)存硬盤資源顯然是不可以的，于是就有人想出來(lái)這樣的一個(gè)辦法：在創(chuàng)建進(jìn)程的時(shí)候，先把后續(xù)需要的內(nèi)存資源分配好；后續(xù)創(chuàng)建線程的時(shí)候讓線程在進(jìn)程內(nèi)部直接復(fù)用先前進(jìn)程分配創(chuàng)建好的內(nèi)存資源（線程和進(jìn)程直接的關(guān)系：進(jìn)程包含線程）

另外，一個(gè)進(jìn)程至少要包含一個(gè)線程，最初進(jìn)程創(chuàng)建出來(lái)的時(shí)候，我們可以將這個(gè)進(jìn)程視為一個(gè)只包含一個(gè)線程的進(jìn)程（注意此時(shí)創(chuàng)建進(jìn)程的過(guò)程是需要分配資源的，同時(shí)第一個(gè)線程的創(chuàng)建開(kāi)銷是可能是比較大的），我們后續(xù)再次創(chuàng)建線程的時(shí)候就不需要分配資源了，也就省去了分配資源的過(guò)程，因?yàn)橘Y源已經(jīng)是有了的。

小總結(jié)

好了，我們已經(jīng)知道多進(jìn)程已經(jīng)可以完成并發(fā)編程的任務(wù)了，但是由于進(jìn)程本身有些重，重就體現(xiàn)在進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀所需要的內(nèi)存硬盤資源開(kāi)銷有些大。

所以就引入了線程（也稱為輕量級(jí)進(jìn)程）來(lái)更高的解決上述的問(wèn)題。進(jìn)程中的多個(gè)線程公共復(fù)用了進(jìn)程中的各種內(nèi)存硬盤等資源，同時(shí)這些進(jìn)程可以各自獨(dú)立的在CPU中進(jìn)行調(diào)度。所以這樣的話線程既可以完成并發(fā)編程的效果，又可以以輕量級(jí)的方式來(lái)完成各種任務(wù)。

另外，這里補(bǔ)充一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)程和線程是兩個(gè)不同的概念，在Linux中復(fù)用了PCB這個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)描述線程，而在Windows中，描述進(jìn)程和線程是不同的結(jié)構(gòu)體。所以在Windows中，為了更好的描述進(jìn)程，有時(shí)一個(gè)PCB對(duì)應(yīng)一個(gè)線程，多個(gè)PCB對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程（即可能是多一個(gè)PCB來(lái)描述一個(gè)進(jìn)程，一個(gè)PCB來(lái)描述一個(gè)線程）。

CPU的內(nèi)存指針和文件描述符表文件描述符表這兩個(gè)字段內(nèi)容在同一個(gè)進(jìn)程是一樣的，但是上下文信息、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、記賬信息......等支持調(diào)度的屬性，這些PCB就不一樣了（意思就是每個(gè)線程獨(dú)立去CPU上進(jìn)行調(diào)度，每個(gè)線程的上下文、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、記賬信息等支持調(diào)度的屬性都有自已獨(dú)立的一份）。

線程的引入的確能夠提高任務(wù)執(zhí)行的速度，同時(shí)隨著線程數(shù)量的增多任務(wù)執(zhí)行完成的速度當(dāng)然也會(huì)增快，但是線程的數(shù)量不能是無(wú)限制提高的（CPU的核心數(shù)的數(shù)量是有限的。），同時(shí)線程數(shù)量也不是越多越好，因?yàn)榫€程調(diào)度的開(kāi)銷有時(shí)會(huì)拖慢整個(gè)程序的效率。

兩句話總結(jié)：

1.進(jìn)程是操作系統(tǒng)中進(jìn)行資源分配的基本單位。
2.線程是操作系統(tǒng)中進(jìn)程調(diào)度執(zhí)行的基本單位。

三、進(jìn)程和線程的關(guān)系（面試題）

1.進(jìn)程包含線程，都是實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程的一種方式，但是由于多進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀的效率并沒(méi)有那么高，且線程比進(jìn)程更加輕量。所以就引入了多線程的概念。

2.進(jìn)程是系統(tǒng)分派資源的基本單位；線程是是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位，創(chuàng)建進(jìn)程的時(shí)候已經(jīng)把分配資源（這里的資源主要指的是虛擬地址空間和符表）的工作做了，后續(xù)創(chuàng)建進(jìn)程的時(shí)候直接復(fù)用之前的資源即可。

3.每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的地址空間，彼此直接不會(huì)相會(huì)影響到，從而保證了每個(gè)進(jìn)程的獨(dú)立性，保證了數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。
需要注意的是，如果多個(gè)組線程程共用了一份地址空間的話，一旦某個(gè)線程拋出異常的話，就可能會(huì)導(dǎo)致一整個(gè)進(jìn)程結(jié)束（所以多個(gè)線程之間是很容易相互影響的。 ）。

四、第一個(gè)多線程程序

線程本身是操作系統(tǒng)的概念，而操作系統(tǒng)又提供了API來(lái)供我們使用線程，來(lái)完成多線程編程（在Linux中稱為pthread庫(kù)，通過(guò)這個(gè)庫(kù)我們就可以完成多線程編程）。

而在Java中，把操作系統(tǒng)中的API進(jìn)程分裝，即提供了Thread類來(lái)幫助哦我們來(lái)完成多線程編程。

Java標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的Thread類來(lái)自于java.lang這個(gè)包，而Java.lang這個(gè)包不需要我們手動(dòng)的import。

好了，光說(shuō)不練是不行的，接下來(lái)我們就來(lái)看一下我們的第一個(gè)線程程序，請(qǐng)看下圖：

package thread;

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello,world!");
    }
}

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

現(xiàn)在我們來(lái)解釋上述的線程程序，上述代碼的MyThread類中的run()方法是重寫的Thread父類中的run()方法，這個(gè)run()方法相當(dāng)于線程程序的入口，線程程序跑起來(lái)之后具體要干什么事情，都是通過(guò)這個(gè)run()方法來(lái)進(jìn)行描述的。

myThread.start()這個(gè)操作就是在創(chuàng)建一個(gè)線程（即在底層調(diào)用操作系統(tǒng)提供的創(chuàng)建線程的API，同時(shí)在操作系統(tǒng)內(nèi)核中創(chuàng)建出其對(duì)應(yīng)的PCB結(jié)構(gòu)，并將其加入到鏈表中）。此時(shí)這個(gè)新創(chuàng)建出來(lái)的線程就會(huì)參與到cpu的調(diào)度中，接下來(lái)線程要執(zhí)行的任務(wù)，就是run()方法中的內(nèi)容。

接下來(lái)我如果注釋掉myThread.start();，即直接執(zhí)行MyThread類中的run()方法，請(qǐng)看下圖：

我們來(lái)解釋上述程序，我們前面已經(jīng)知道，start方法會(huì)去調(diào)用操作系統(tǒng)提供的創(chuàng)建線程的API，同時(shí)在操作系統(tǒng)內(nèi)核中創(chuàng)建出其所對(duì)應(yīng)的PCB，此時(shí)這個(gè)新創(chuàng)建出來(lái)的線程就會(huì)參與cpu調(diào)度。
而我們直接運(yùn)行run方法的話，此時(shí)并沒(méi)有調(diào)用操作系統(tǒng)提供的創(chuàng)建線程的API，也就沒(méi)有創(chuàng)建出新的進(jìn)程。
當(dāng)整個(gè)程序開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候，此時(shí)會(huì)先創(chuàng)建出來(lái)一個(gè)java進(jìn)程，這個(gè)java進(jìn)程中至少包含一個(gè)進(jìn)程，稱為主進(jìn)程，這個(gè)主進(jìn)程是負(fù)責(zé)執(zhí)行main()方法的線程。每一個(gè)線程都能夠被獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)用和執(zhí)行。

每個(gè)線程都能夠被獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)用執(zhí)行

每個(gè)線程都能夠被獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)用執(zhí)行，現(xiàn)在我們來(lái)寫一個(gè)程序來(lái)體現(xiàn)這句話。請(qǐng)看：

運(yùn)行結(jié)果如下（由于程序是一個(gè)死循環(huán)，所以這里只是截取了部分的程序運(yùn)行結(jié)果），如下圖：

我們可以看到程序一會(huì)執(zhí)行Hello,Linux!一會(huì)執(zhí)行Hello,world!
解釋：start()是新線程執(zhí)行的入口，而主線程和新線程是并發(fā)執(zhí)行的一個(gè)關(guān)系。先新創(chuàng)建出來(lái)的線程創(chuàng)建出來(lái)之后會(huì)執(zhí)行run()方法中的代碼，而main()方法則是繼續(xù)往后執(zhí)行。所以最終呈現(xiàn)出來(lái)的程序運(yùn)行效果就是一會(huì)執(zhí)行Hello,Linux!，一會(huì)執(zhí)行Hello,world!。

現(xiàn)在我們?cè)趤?lái)看一段程序，請(qǐng)看下圖：

我們可以看到上述代碼把myThread.start()注釋掉了，相當(dāng)于我們并沒(méi)有創(chuàng)建線程，那么此時(shí)的話只有整個(gè)程序只有主線程這一個(gè)線程了。
分析到這里我們已經(jīng)知道整個(gè)程序只有線程（也就是主線程），那么執(zhí)行的run()方法就是在主線程中去執(zhí)行的，因?yàn)檎麄€(gè)程序就只有一個(gè)線程（即主線程）。

總結(jié)一下：

• 每個(gè)線程都是一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行流。
• 每個(gè)線程都可以執(zhí)行一段代碼。
• 每個(gè)線程之間是并發(fā)的關(guān)系。

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