03-12 Java线程（一）

线程和进程

进程

• 进程就可以视为程序的一个实例。

• 操作系统会以进程为单位，分配系统资源（CPU时间片、内存等资源），进程是资源分配的最小单位。

  线程

• 线程是进程中的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。

• 线程，有时被称为轻量级进程，是操作系统调度（CPU调度）执行的最小单位。

进程与线程的区别

• 进程基本上相互独立的，而线程存在于进程内，是进程的一个子集
• 进程拥有共享的资源，如内存空间等，供其内部的线程共享
• 进程间通信较为复杂
  • 同一台计算机的进程通信称为IPC
  • 不同计算机之间的进程通信，需要通过网络，并遵守共同的协议，例如HTTP
• 线程通信相对简单，因为它们共享进程内的内存，一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量
• 线程更轻量，线程上下文切换成本一般上要比进程上下文切换低

进程间通信的方式：管道及有名管道，信号，消息队列，共享内存，信号量，套接字（socket）

线程的同步互斥

线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。
线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步。

四种线程同步互斥的控制方法

• 临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。（在一段时间内只允许一个线程访问的资源就称为临界资源）
• 互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。
• 信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。
• 事件:用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。

操作系统层面线程生命周期

分别是：初始状态、可运行状态、运行状态、休眠状态和终止状态。

• 初始状态，指的是线程已经被创建，但是还不允许分配CPU执行。这个状态属于编程语言特有的，不过这里所谓的被创建，仅仅是在编程语言层面被创建，而在操作系统层面，真正的线程还没有创建。
• 可运行状态，指的是线程可以分配CPU执行。在这种状态下，真正的操作系统线程已经被成功创建了，所以可以分配CPU执行。
• 当有空闲的CPU时，操作系统会将其分配给一个处于可运行状态的线程，被分配到CPU的线程的状态就转换成了运行状态。
• 运行状态的线程如果调用一个阻塞的API或者等待某个事件，那么线程的状态就会转换到休眠状态，同时释放CPU使用权，休眠状态的线程永远没有机会获得CPU使用权。当等待的事件出现了，线程就会从休眠状态转换到可运行状态。
• 线程执行完或者出现异常就会进入终止状态，终止状态的线程不会切换到其他任何状态，进入终止状态也就意味着线程的生命周期结束了。

Java则把可运行状态和运行状态合并了，这两个状态在操作系统调度层面有用，而JVM层面不关心这两个状态。