1.前言

哈嘍大家好吖，今天來給大家分享這一段時間剛上手的Java多線程的學習，多線程在以后實際項目開發(fā)中是一個十分核心的內容，需要認真學習并加以掌握，剛上手概念比較多，希望大家沉下心來慢慢學習，那么讓我們開始這一部分的學習吧。

2.正文

在介紹線程之前，需要先講解以下進程相關的概念，進程與線程之間息息相關，并且以后面試的時候會對這部分的原理內容進行考察。

2.1什么是進程

進程（Process） 是計算機中執(zhí)行的程序的實例。它是操作系統(tǒng)分配資源和調度的基本單位。進程不僅包含程序代碼本身，還包括程序執(zhí)行時所需的資源和環(huán)境。每個進程都有獨立的內存空間、寄存器、堆棧、程序計數(shù)器等，它們使進程能夠在多任務操作系統(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行而不互相干擾。

如何在電腦上查看進程呢，其實很簡單，打開任務管理器：

可以看到這里就標記著進程，當我們點到任務管理器詳細信息一欄時，每一個進程的相關信息都會展示出來，這里先大概感知一下進程到底是什么。

2.2PCB（進程控制塊）

操作系統(tǒng)通過管理進程來實現(xiàn)多任務操作，每個進程在操作系統(tǒng)中都有一個對應的進程控制塊（PCB），用于存儲進程的狀態(tài)、程序計數(shù)器、寄存器等信息。當發(fā)生上下文切換時，操作系統(tǒng)會保存當前進程的狀態(tài)，加載另一個進程的狀態(tài)，從而實現(xiàn)進程間的切換。

下面是PCB的相關屬性：

2.2.1進程id

PCB中的進程ID（Process ID，PID） 是操作系統(tǒng)用來唯一標識進程的一個標識符。每個進程在操作系統(tǒng)中都有一個獨一無二的PID，它用于區(qū)分不同的進程并在進程管理中進行調度、監(jiān)控和資源分配。

特點：

• 唯一性
  • 每個進程都有一個唯一的PID，操作系統(tǒng)保證同一時刻不會有兩個進程擁有相同的PID。
• 生命周期
  • 當一個進程創(chuàng)建時，操作系統(tǒng)為其分配一個PID；當進程終止時，PID被釋放，操作系統(tǒng)可以將其分配給新的進程。

2.2.2內存指針

內存指針（Memory Pointer）是一個重要的字段，用于保存與進程相關的內存管理信息。這個指針幫助操作系統(tǒng)追蹤進程使用的內存區(qū)域，包括代碼、數(shù)據、堆棧等。

內存指針都指向什么，都有什么作用呢：

• 如果這個指針存儲進程執(zhí)行的代碼，那么會使CPU能夠正確地加載和執(zhí)行指令。
• 如果這個指針指向數(shù)據段，那么會使操作系統(tǒng)在運行時管理數(shù)據的訪問。

2.2.3文件描述符表

文件描述符表是一個非常重要的字段，它用來管理進程與操作系統(tǒng)中文件的關系。文件描述符表存儲著進程打開的文件的相關信息，每個文件在操作系統(tǒng)中都有一個唯一的標識符——文件描述符。這些文件描述符用于指代進程當前使用的文件資源，并為操作系統(tǒng)提供對這些文件的管理和訪問。

• 作用：
  • 文件描述符表用于將進程與打開的文件建立關聯(lián)。當一個進程打開文件時，操作系統(tǒng)會為該文件分配一個文件描述符，并將其存儲在進程的文件描述符表中。這個描述符使進程能夠通過標識符訪問文件，而不需要知道文件的具體位置或物理存儲，類似于一個特殊的指針
  • 文件描述符表中的每個條目對應一個打開的文件，操作系統(tǒng)可以根據文件描述符來執(zhí)行文件的讀寫、關閉、定位等操作。

2.2.4進程狀態(tài)

PCB中同樣存儲著當前進程的狀態(tài)，下面那是倆個常見重要的進程狀態(tài)。

2.2.4.1就緒狀態(tài)

進程已經準備好運行，但由于CPU正在執(zhí)行其他進程，因此處于等待中。操作系統(tǒng)將進程放入就緒隊列，等待調度器選擇該進程進行執(zhí)行。此時進程的所有資源（除了CPU）都已分配好。

2.2.4.2阻塞狀態(tài)

進程由于某些原因無法繼續(xù)執(zhí)行，此時進程不再占用CPU，而是處于阻塞狀態(tài)。阻塞狀態(tài)的進程會被移出CPU，直到它等待的條件滿足時才會變?yōu)榫途w狀態(tài)。

2.2.5進程優(yōu)先級

進程的優(yōu)先級是操作系統(tǒng)用來決定不同進程執(zhí)行順序的重要標準。它指示了一個進程相對于其他進程的重要性，系統(tǒng)會優(yōu)先選擇優(yōu)先級高的進程進行執(zhí)行。但其實在真正執(zhí)行時，優(yōu)先順序并不是定量的誰一定先執(zhí)行誰一定后執(zhí)行，而是一種定型的。

同樣，某個進程的優(yōu)先級也可以在任務管理器進行設置，但不知道為什么博主截不了圖，右鍵單機進程就會有這個選項啦。

2.2.6進程上下文

進程的上下文指的是操作系統(tǒng)在切換進程時需要保存和恢復的信息。每個進程在運行時都有自己的執(zhí)行狀態(tài)，這些狀態(tài)決定了進程如何繼續(xù)執(zhí)行。操作系統(tǒng)通過上下文切換在不同進程之間進行切換時，保存并恢復這些信息。每次切換時必須保存和恢復這些信息，以確保每個進程能夠從中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。

2.2.7進程的記賬信息

統(tǒng)計每個進程在CPU上執(zhí)行了多久。如果該進程長時間沒分配到CPU資源，就會給這個進程傾斜一些CPU資源。

2.3CPU操作進程的方法

現(xiàn)在的電腦的CPU一般都有四核，八核，十六核，但我們打開任務管理器發(fā)現(xiàn)有成百上千個進程，那么電腦是如何同時操作這么多進程呢。

答案就是CPU對進程的操作的模式時分時復用：

分時復用：操作系統(tǒng)將CPU的時間分成若干個時間片，若一個進程的時間片用完了，操作系統(tǒng)會把CPU控制權交給下一個進程，保證多個進程交替執(zhí)行。

現(xiàn)代CPU的執(zhí)行模式：

并行執(zhí)行：

多個核同時處理多個進程

并發(fā)執(zhí)行：

單個核按照分時復用的原則處理多個進程

2.4什么是線程

線程是操作系統(tǒng)調度的最小單位，是進程（程序運行的實例）中的一個執(zhí)行單元。一個進程可以包含一個或多個線程，線程共享進程的資源（如內存、文件句柄），但每個線程都有自己的獨立執(zhí)行路徑、寄存器和棧空間。

當然我們沒有辦法直接看到線程，得通過一些工具才能查看。

2.4.1進程與線程

讓我們區(qū)分以下進程和線程并分析以下他們之間的聯(lián)系：

• 進程是線程的容器：一個進程可以包含一個或多個線程。線程依賴進程的存在，無法獨立于進程運行。
• 線程是進程的組成部分：線程負責在進程的上下文中執(zhí)行代碼，一個進程至少有一個主線程，用于啟動和管理程序的運行。
• 進程的生命周期包含線程的生命周期：當一個進程終止時，其所有線程也會終止。線程的存在和生命周期完全依附于所在進程。

2.4.2線程資源分布

類似于進程，線程也有其對應的屬性：

線程是進程中的執(zhí)行單元，多個線程共享進程的資源，如內存空間、文件描述符等

但每個線程也有獨立的資源，包括棧、程序計數(shù)器和寄存器。操作系統(tǒng)通過合理的資源分配和調度機制，確保多線程程序高效、安全地執(zhí)行。

2.5簡單實現(xiàn)線程

創(chuàng)建線程主要有倆種方式，一種是繼承Thread類，另一種是Runnable的接口，下文詳解。

2.5.1Thread類

操作步驟：

• 創(chuàng)建一個類并繼承Thread類。
• 重寫Thread類的run()方法，將線程執(zhí)行的具體任務寫在run()方法中。
• 創(chuàng)建線程對象并調用start()方法啟動線程。

static class myThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(("線程已執(zhí)行"));
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        myThread myThread1 = new myThread();
        myThread1.run();
    }

2.5.2Runnable接口

操作步驟：

• 創(chuàng)建一個類并實現(xiàn)Runnable接口。
• 重寫Runnable接口中的run()方法，將線程任務寫在該方法中。
• 創(chuàng)建一個Thread對象，將實現(xiàn)了Runnable接口的實例作為參數(shù)傳遞給Thread構造方法。
• 調用Thread對象的start()方法啟動線程。

static class myRunable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                System.out.println("線程正在被執(zhí)行");
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        myRunable myRunable1 = new myRunable();
        Thread thread = new Thread(myRunable1);
        thread.start();
        while(true){
            System.out.println("主函數(shù)正在被執(zhí)行");
        }
    }

我們可以發(fā)現(xiàn)此時倆個線程，一個是主函數(shù)的，另一個是新創(chuàng)立的，在交替執(zhí)行。

2.5.3區(qū)分start和run

這里可能有細心的小伙伴們觀察出來，第一個我們用了run方法，第二個我們用了start方法，那么這倆種方法有什么區(qū)別嗎：

• start()方法
  • 用于啟動一個新的線程。
  • 它會調用線程的底層實現(xiàn)，告訴JVM創(chuàng)建一個新的線程。
  • 然后，新線程會自動調用run()方法中定義的邏輯。
  • start()使線程并發(fā)執(zhí)行。
• run()方法
  • 是線程要執(zhí)行的任務邏輯。
  • 如果直接調用run()方法，并不會創(chuàng)建新線程，而是由當前線程執(zhí)行它。
  • 相當于普通的同步方法調用。

2.5.4查看線程

想要查看線程的話我們需要去JDK中去尋找一個叫做jconsole的exe文件：

連接后就能查看線程了：

3.小結

到此這篇關于Java進程與線程及如何實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關Java進程與線程內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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