1．多进程

——————系统资源分配和调度的独立单位
进程：正在运行的程序

  • 系统资源分配和调度的独立单位
  • 每一个进程都有他自己的内存空间和系统资源

多进程的缺点：

  • 进程切换开销大；
  • 进程间的通信很不方便；

  • 进程是系统级，由OS调度。

    2．多线程

    ——————cpu调度和分配的基本单位

  • 多线程则指的是在单个程序中可以同时运行多个不同的线程；

  • 线程切换的开销小，效率高；
  • 线程是程序层，小规模并发。

多进程与多线程共同点：均支持并发，均需要调度，由调度优先级控制。

创建一个线程

Java 提供了三种创建线程的方法：

  • 通过实现 Runnable 接口；
  • 通过继承 Thread 类本身；

  • 通过 Callable 和 Future 创建线程。

    线程的生命周期

    image.png
    线程的状态
    新建状态:使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
    就绪状态:当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。
    运行状态:如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和终止状态。
    阻塞状态:如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

  • 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

  • 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
  • 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

终止状态:一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时【run( )结束或stop( )】，该线程就切换到终止状态。

线程调度：

  • 分时调度：所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
  • 抢占式调度：优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)

在抢占模式下，操作系统负责分配CPU时间给各个进程，一旦当前的进程使用完分配给自己的CPU时间，操作系统将决定下一个占用CPU时间的是哪一个线程。因此操作系统将定期的中断当前正在执行的线程，将CPU分配给在等待队列的下一个线程。所以任何一个线程都不能独占CPU。每个线程占用CPU的时间取决于进程和操作系统。进程分配给每个线程的时间很短，以至于我们感觉所有的线程是同时执行的。实际上，系统运行每个进程的时间有2毫秒，然后调度其他的线程，它同时维持着所有的线程和循环，分配很少量的CPU时间给线程。
  调度是什么意思？调度意味着处理器存储着将要执行完CPU时间的进程的状态和将来某个时间装载这个进程的状态而恢其运行。（包括抢到CPU执行权和其他线程抢到执行权）
大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。
  抢占式有不足之处，一个线程可以在任何给定的时间中断另外一个线程的执行。假设一个线程正在向一个文件做写入操作，而另外一个线程中断其运行，也向同一个文件做写操作，就会出现写入问题。

Java采用抢占式调度策略

  • 每个线程分配一个线程优先级，优先级高的线程优先调度。
  • 优先级相同的，根据在等待队列的排列顺序按“先到先服务”原则调度。
  • 每个线程有一个时间片，时间片用完轮到下一线程。
  • 下面几种情况下，当前线程会放弃CPU：　　

（1）当前时间片用完；
（2）线程在执行时调用了yield() 或sleep() 方法主动放弃；　
（3）进行I/O 访问，等待用户输入，导致线程阻塞；或者为等候一个条件变量，线程调用wait（）方法；　　
（4）有高优先级的线程参与调度。
线程的优先级用数字来表示，范围从1~10。主线程的默认优先级为5

  • Thread.MIN_PRIORITY=1
  • Thread.MAX_PRIORITY=10
  • Thread.NORM_PRIORITY=5

【注意】优先级高，仅仅表示获取CPU的时间片的几率高，但是在次数较多时或者多次运行才能看到想要的结果,线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

Thread 类中设置和获取线程优先级的方法

setPriority(int)设置线程优先级；public final void setPriority( int newPriority) 【MIN_PRIORITY<=setPriority<=MAX_PRIORITY】
getPriority()获取线程优先级。public final int getPriority()