关于java:线程进程多线程多进程多任务傻傻分不清

可能学习嵌入式开发的读者都据说过这些专业名词，但又多少人了解了？

首先，从定义开始，先看一下教科书上 过程和线程定义：

过程： 资源分配的最小单位。

线程： 程序执行的最小单位。

心中默念，啥啥啥，写的这是啥。

1、过程

过程是程序执行时的一个实例，即它是程序曾经执行到课中水平的数据结构的会集。从内核的观点看，过程的目标就是担当调配系统资源（CPU 工夫、内存等）的根本单位。

举例说明过程：

设想一位有一手好厨艺的计算机科学家正在为他的女儿烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食谱，厨房里有所需的原料: 面粉、鸡蛋、糖、香草汁等。在这个比喻中，做蛋糕的食谱就是程序 (即用适当模式形容的算法) 计算机科学家就是处理器(CPU)，而做蛋糕的各种原料就是输出数据。

过程就是厨师浏览食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。当初假如计算机科学家的儿子哭着跑了进来，说他的头被一只蜜蜂蛰了。计算机科学家就记录下他照着食谱做到哪儿了 (保留过程的以后状态)，而后拿出一本急救手册，依照其中的批示解决蛰伤。这里，咱们看到解决机制是从一个过程(做蛋糕) 切换到另一个高优先级的过程(施行医疗救治)，每个过程领有各自的程序(食谱和急救手册)。当蜜蜂蛰伤解决完之后，这位计算机科学家又回来做蛋糕，从他来到时的那一步持续做上来。

2、线程

线程是 CPU 调度的最小单位(程序执行流的最小单元)，它被蕴含在过程之中，是过程中的理论运作单元。一条线程是过程中一个繁多程序的控制流，一个过程中能够并发多个线程，每条线程并行执行不同的工作。

一个规范的线程有线程 ID、以后指令指针(PC), 寄存器汇合和堆栈组成。另外，线程是过程中的一个实体，是被零碎独立调度和分派的根本单元，线程本人不领有系统资源，只领有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个过程的其余线程共享过程所领有的全副资源。一个线程能够创立和撤销另一个线程，同一过程中的多个线程之间能够并发执行。因为线程之间的互相制约，以致线程在运行中出现处间断性。

线程也有就绪、阻塞和运行三种根本状态。就绪状态是指线程具备运行的所有条件，逻辑上能够运行，在期待处理机；运行状态是指线程占有处理机正在运行；阻塞状态是指线程在期待一个事件(如某个信号量)，逻辑上不可执行。每一个程序都至多有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序自身。

举例说明线程：

假如，一个文本程序，须要承受键盘输入，将内容显示在屏幕上，还须要保存信息到硬盘中。若只有一个过程，势必造成同一时间只能干一样事的难堪（当保留时，就不能通过键盘输入内容）。若有多个过程，每个过程负责一个工作，过程 A 负责接管键盘输入的工作，过程 B 负责将内容显示在屏幕上的工作，过程 C 负责保留内容到硬盘中的工作。这里过程 A，B，C 间的合作波及到了过程通信问题，而且有独特都须要领有的货色——- 文本内容，不停的切换造成性能上的损失。若有一种机制，能够使工作 A，B，C 共享资源，这样上下文切换所须要保留和复原的内容就少了，同时又能够缩小通信所带来的性能损耗，那就好了。这种机制就是线程。

总的来说：过程有独立的地址空间，线程没有独自的地址空间（同一过程内的线程共享过程的地址空间）。

3、多过程

过程是程序在计算机上的一次执行流动。当你运行一个程序，你就启动了一个过程。显然，程序是死的(动态的)，过程是活的(动静的)。过程能够分为零碎过程和用户过程。但凡用于实现操作系统的各种性能的过程就是零碎过程，它们就是处于运行状态下的操作系统自身；所有由用户启动的过程都是用户过程。过程是操作系统进行资源分配的单位。过程又被细化为线程，也就是一个过程下有多个能独立运行的更小的单位。在同一个工夫里，同一个计算机系统中如果容许两个或两个以上的过程处于运行状态，这便是多任务。

古代的操作系统简直都是多任务操作系统，可能同时治理多个过程的运行。多任务带来的益处是显著的，比方你能够边听网易云音乐，一边上网，与此同时甚至能够将下载的文档打印进去，而这些工作之间丝毫不会互相烦扰。那么这里就波及到并行的问题，俗话说，二心不能二用，这对计算机也一样，原则上一个 CPU 只能调配给一个过程，以便运行这个过程。

咱们通常应用的计算机中只有一个 CPU，也就是说只有一颗心，要让它一心多用，同时运行多个过程，就必须应用并发技术。实现并发技术相当简单，最容易了解的是“工夫片轮转过程调度算法”，它的思维简略介绍如下：在操作系统的治理下，所有正在运行的过程轮流应用 CPU，每个过程容许占用 CPU 的工夫十分短(比方 10 毫秒)，这样用户基本感觉不进去 CPU 是在轮流为多个过程服务，就如同所有的过程都在不间断地运行一样。但实际上在任何一个工夫内有且仅有一个过程占有 CPU。如果一台计算机有多个 CPU，状况就不同了，如果过程数小于 CPU 数，则不同的过程能够调配给不同的 CPU 来运行，这样，多个过程就是真正同时运行的，这便是并行。

并行处理（Parallel Processing）是计算机系统中能同时执行两个或更多个解决的一种计算方法。并行处理可同时工作于同一程序的不同方面。并行处理的次要目标是节俭大型和简单问题的解决工夫。并发解决 (concurrency Processing)：指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行结束之间，且这几个程序都是在同一个处理机(CPU) 上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机 (CPU) 上运行

并发的要害是你有解决多个工作的能力，不肯定要同时。并行的要害是你有同时解决多个工作的能力。所以说，并行是并发的子集。

4、多线程

线程是程序中一个繁多的顺序控制流程。过程内一个绝对独立的、可调度的执行单元，是零碎独立调度和分派 CPU 的根本单元。在繁多程序中同时运行多个想成实现不同的工作，称为多线程。另外，关注公众号 Java 技术栈，在后盾回复：面试，能够获取我整顿的 Java/ 多线程教程，十分齐全。

多线程是为了使得多个线程并行的工作以实现多项工作，以进步零碎的效率。线程是在同一时间须要实现多项工作的时候被实现的。

打个比方：

多过程是平面交通系统（近似于立交桥），尽管造价高，上坡下坡多耗点油，然而不堵车。

多线程是立体交通系统，造价低，但红绿灯太多，老堵车。Java 教程能够看一这个：https://github.com/javastacks…

5、线程与过程的关系

（1）一个线程只能属于一个过程，而一个过程能够有多个线程，但至多有一个线程；

（2）资源分配给过程，同一过程内的所有线程共享该过程的所有资源；

（3）线程在执行过程中须要合作同步。不同过程中的线程之间要利用音讯通信的办法实现同步；

（4）处理机调配给线程，即真正在处理机上运行的是线程；

（5）线程是过程的一个执行单元，也是过程内的可调用实体。

6、线程和过程的区别

（1）线程共享内存空间；过程的内存是独立的；

（2）同一个过程的线程之间能够间接交换；两个过程想通信，必须通过一个两头代理来实现；

（3）创立新过程很简略；创立新过程须要对其父过程进行一个克隆；

（4）一个线程能够管制和操作同一过程里的其余线程；然而过程只能操作子过程；

（5）扭转注线程(如优先权)，可能会影响其余线程；扭转父过程，不影响子过程。

（6）调度：线程作为调配和调度的根本单位，过程作为领有资源的根本单位

（7）并发性：不进过程之间能够并发执行，同一过程内的线程也能够并发执行

（8）领有资源：过程是领有资源的一个独立单位，线程不领有系统资源，然而能够拜访隶属于过程的系统资源

（9）零碎开销：在创立和撤销过程的时候，零碎都要调配和回收资源，导致系统的显著大于创立和撤销线程时的开销。但过程有独立的地址空间，过程解体后，在保护模式的下不会对其余过程造成影响，而线程只是过程中的不同执行门路。线程有本人的堆栈和局部变量，但线程之间没有独立的地址空间，一个线程死后就等于整个过程死掉，所以多过程程序要比多线程程序强壮，然而在过程切换的时候耗费的资源较大，效率差。

基本区别就一点：用多过程每个过程有本人的地址空间(address space)，线程则共享地址空间。

总结：多线程执行效率高; 多过程耗资源，平安。

7、过程的优缺点

7.1 过程的长处

1）顺序程序的特点：具备封闭性和可再现性；

2）程序的并发执行和资源共享。多道程序设计呈现后，实现了程序的并发执行和资源共享，进步了零碎的效率和零碎的资源利用率。

7.2 过程的毛病

操作系统调度切换多个线程要比切换调度过程在速度上快的多。而且过程间内存无奈共享，通信也比拟麻烦。线程之间因为共享过程内存空间，所以替换数据十分不便；在创立或吊销过程时，因为零碎都要为之调配和回收资源，导致系统的开销显著大于创立或吊销线程时的开销。

8、线程的优缺点

8.1 线程的长处

1）它是一种十分 ” 勤俭 ” 的多任务操作形式。在 Linux 零碎下，启动一个新的过程必须调配给它独立的地址空间，建设泛滥的数据表来保护它的代码 段、堆栈段和数据段，这是一种 ” 低廉 ” 的多任务工作形式。而运行于一个过程中的多个线程，它们彼此之间应用雷同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程 所破费的空间远远小于启动一个过程所破费的空间，而且，线程间彼此切换所需的工夫也远远小于过程间切换所须要的工夫。当然，在具体的零碎上，这个数据可能 会有较大的区别；

2）线程间不便的通信机制，因为同一过程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据能够间接为其它线程所用，这不仅快捷，而且不便；

3）使多 CPU 零碎更加无效。操作系统会保障当线程数不大于 CPU 数目时，不同的线程运行于不同的 CPU 上；

4）改善程序结构。一个既长又简单的过程能够思考分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行局部，这样的程序会利于了解和批改。

8.2 线程的毛病

1）调度时，要保留线程状态，频繁调度，须要占用大量的机时；

2）程序设计上容易出错（线程同步问题）。

9、多线程的优缺点

9.1 多线程的长处

1）无需跨过程边界；程序逻辑和管制形式简略；

2）所有线程能够间接共享内存和变量等；

3）线程形式耗费的总资源比过程形式好。

9.2 多线程的毛病

1）每个线程与主程序共用地址空间，受限于 2GB 地址空间；

2）线程之间的同步和加锁管制比拟麻烦；一个线程的解体可能影响到整个程序的稳定性；

3）达到肯定的线程数水平后，即便再减少 CPU 也无奈进步性能，例如 Windows Server 2003，大概是 1500 个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为 1M），如果设定线程堆栈为 2M，还达不到 1500 个线程总数；

4）线程可能进步的总性能无限，而且线程多了之后，线程自身的调度也是一个麻烦事儿，须要耗费较多的 CPU。

10、多过程的优缺点

10.1 多过程的长处

1）每个过程相互独立，不影响主程序的稳定性，子过程解体没关系；

2）通过减少 CPU，就能够容易裁减性能；

3）能够尽量减少线程加锁 / 解锁的影响，极大进步性能，就算是线程运行的模块算法效率低也没关系；

4）每个子过程都有 2GB 地址空间和相干资源，总体可能达到的性能下限十分大。

10.2 多过程的毛病

1）逻辑管制简单，须要和主程序交互；

2）须要跨过程边界，如果有大数据量传送，就不太好，适宜小数据量传送、密集运算 多过程调度开销比拟大。

总结：最好是多过程和多线程联合，即依据理论的须要，每个 CPU 开启一个子过程，这个子过程开启多线程能够为若干同类型的数据进行解决。当然你也能够利用多线程 +CPU+ 轮询形式来解决问题……办法和伎俩是多样的，要害是本人看起来实现不便有可能满足要求，代价也适合。

依照多个不同的维度（类别），来看看多线程和多过程的比照（注：因为是理性的比拟，因而都是绝对的，不是说一个好得不得了，另外一个差的无法忍受）。

其实没有相对的好与坏，只有哪个更加适合的问题。咱们来看理论利用中到底如何判断更加适合。

1）须要频繁创立销毁的优先用线程

这种准则最常见的利用就是 Web 服务器了，来一个连贯建设一个线程，断了就销毁线程，要是用过程，创立和销毁的代价是很难接受的

2）须要进行大量计算的优先应用线程

所谓大量计算，当然就是要消耗很多 CPU，切换频繁了，这种状况下线程是最合适的。这种准则最常见的是图像处理、算法解决。

3）强相干的解决用线程，弱相干的解决用过程

什么叫强相干、弱相干？实践上很难定义，给个简略的例子就明确了。

个别的 Server 须要实现如下工作：音讯收发、音讯解决。“音讯收发”和“音讯解决”就是弱相干的工作，而“音讯解决”外面可能又分为“音讯解码”、“业务解决”，这两个工作相对来说相关性就要强多了。因而“音讯收发”和“音讯解决”能够分过程设计，“音讯解码”、“业务解决”能够分线程设计。当然这种划分形式不是变化无穷的，也能够依据理论状况进行调整。

4）可能要扩大到多机散布的用过程，多核散布的用线程

5）都满足需要的状况下，用你最相熟、最拿手的形式

至于“数据共享、同步”、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“简单、简略”应该怎么取舍，我只能说：没有明确的抉择办法。但我能够通知你一个抉择准则：如果多过程和多线程都可能满足要求，那么抉择你最相熟、最拿手的那个。须要揭示的是：尽管我给了这么多的抉择准则，但理论利用中基本上都是“过程 + 线程”的联合形式，千万不要真的陷入一种非此即彼的误区。

11、多任务(多过程)

古代操作系统比方 Mac OS X，UNIX，Linux，Windows 等，都是反对“多任务”的操作系统。

什么叫“多任务”呢？简略地说，就是操作系统能够同时运行多个工作。打个比方，你一边在用浏览器上网，一边在听 MP3，一边在用 Word 写论文，这就是多任务，至多同时有 3 个工作正在运行。还有很多工作悄悄地在后盾同时运行着，只是桌面上没有显示而已。

当初，多核 CPU 曾经十分遍及了，然而，即便过来的单核 CPU，也能够执行多任务。因为 CPU 执行代码都是程序执行的，那么，单核 CPU 是怎么执行多任务的呢？

其实操作系统轮流让各个工作交替执行，工作 1 执行 0.01 秒，切换到工作 2，工作 2 执行 0.01 秒，再切换到工作 3，执行 0.01 秒……这样重复执行上来。外表上看，每个工作都是交替执行的，然而，因为 CPU 的执行速度切实是太快了，咱们感觉就像所有工作都在同时执行一样。

真正的并行执行多任务只能在多核 CPU 上实现，然而，因为工作数量远远多于 CPU 的外围数量，所以，操作系统也会主动把很多工作轮流调度到每个外围上执行。

对于操作系统来说，一个工作就是一个过程（Process），比方关上一个浏览器就是启动一个浏览器过程，关上一个记事本就启动了一个记事本过程，关上两个记事本就启动了两个记事本过程，关上一个 Word 就启动了一个 Word 过程。

有些过程还不止同时干一件事，比方 Word，它能够同时进行打字、拼写查看、打印等事件。在一个过程外部，要同时干多件事，就须要同时运行多个“子工作”，咱们把过程内的这些“子工作”称为线程（Thread）。

因为每个过程至多要干一件事，所以，一个过程至多有一个线程。当然，像 Word 这种简单的过程能够有多个线程，多个线程能够同时执行，多线程的执行形式和多过程是一样的，也是由操作系统在多个线程之间疾速切换，让每个线程都短暂地交替运行，看起来就像同时执行一样。当然，真正地同时执行多线程须要多核 CPU 才可能实现。

原文链接：https://blog.csdn.net/zaishui…

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