Java多线程（一）、理解进程与多线程的概念及关系
2013-05-19 14:30
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一、什么是进程？
简单理解，在多任务系统中，每个独立运行的程序就是一个进程，也可以理解为当前正在运行的每个程序都是一个进程。我们现在使用的操作系统大都是多任务系统的，如：Windows、Linux、Mac OS X、Unix等。因为单个CPU在同一时刻只能执行一个程序，这是铁律。但在系统中单个CPU又怎么能同时执行多个程序呢？实际情况这是由操作系统负责对CPU资源进行调度和分配管理的，虽然单个CPU在某一时刻只能做一件事，但是它以非常小的时间间隔切换来执行多个程序，人用弱眼根本无法察觉CPU在来回交替执行多个程序，所以给人以在同一时刻同时执行多个程序的感觉。如果我们同时打开两个记事本程序A和B，这就是两个不同的进程，A编辑的文稿不会影响到B。因为每个进程都有独立的代码和数据存储空间，操作的都是自己空间的数据，所以互不影响。
二、什么是线程？
一个进程中可以包含一个或多个线程，一个线程就是程序内部的一条执行线索。在单线程中，当程序启动时，就自动产生了一个线程，这个线程称为主线程。主函数main就是在这个线程上运行的，然后主函数按照程序代码的调用顺序依次往下执行。在这种情况下，当主函数调用了子函数，主函数必须等待子函数返回以后才能继续往下执行，不能实现两段代码交替执行的效果。如果要在一个程序中交替执行多段代码，就需要产生多个线程，并指定每个线程上所要运行的程序代码，这就是多线程。在Java中创建多线程有两种方法：继承java.lang.Thread类和实现Runnable接口，并调用Thread类的start方法来启动线程。
三、进程与线程场景分析与理解
1> 计算机的核心是CPU，承担了所有的计算任务。它就好比一座工厂，时刻都在运行。为工厂中的每个部件提供疏通与处理的服务。
2> 假设这座工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用，也就是说一个车间开工的时候，其它车间都必须停工。背后的意思就是说一个CPU同一时间只能执行一个任务（进程）。
3> 进程就好比工厂的车间，任一时刻都只有一个车间在开工生产，其它车间都处于停工状态。背后的意思就是说，CPU在任一时刻总是只能运行单个进程，其它进程都处于非活动状态。
4> 一个车间里可以有很多个工人，它们协同完成一个任务。比如一个手机生产车间，张三负责主板的安装与调试，李四负责显示屏的测试与加工，王五负责手机零件的组装等。线程就好比这车间里的工人，一个进程包含了多个线程，它们各自负责完成自己的任务。
5> 车间里的空间是工人们共享的，比如车间里的许多房间（如：加工房、生产房、组装房等），这些车间里的每个房间，工人们都是可以随意走动、进出的。这就象征者一个进程的内存空间是共享的，该进程中的所有线程都可以使用这片内存空间。
6> 可是车间里每间房间的大小是不同的。有些房间最多只能容纳1个人，比如厕所，里面有人的时候，你就不能再进去了，需要等里面的人出来了你才能进去。也就是说当一个线程在使用某块共享内存的时候，其它线程必须等待它使用结束之后，其它线程才能使用这块内存。
7> 一个访止他人进入的简单办法，就是进入厕所之后，在外面挂一把锁。先到的人进入厕所后锁上门，后到的人看到厕所上锁了，就在门口排队，等锁打开了再进去。这就是"互斥锁"（mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域中的数据。在Java中使用synchronized关键字实现多个线程之间的互斥。
8> 还有些房间，可以同时容纳N个人，比如说厨房。如果人数大于N，多出来的人数只能在外面等着，等待其它人出来之后才能进去。这就好比某些共享内存区域，只供固定数目的线程访问。
这时的解决方式就是在门外挂N把锁，进去的人就取一把锁，出来时把锁挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道在门外排队等着了。这种做法叫做“信号量(Semaphore)”，用来保证多个线程不会互相冲突。
简单理解，在多任务系统中，每个独立运行的程序就是一个进程，也可以理解为当前正在运行的每个程序都是一个进程。我们现在使用的操作系统大都是多任务系统的，如：Windows、Linux、Mac OS X、Unix等。因为单个CPU在同一时刻只能执行一个程序，这是铁律。但在系统中单个CPU又怎么能同时执行多个程序呢？实际情况这是由操作系统负责对CPU资源进行调度和分配管理的，虽然单个CPU在某一时刻只能做一件事，但是它以非常小的时间间隔切换来执行多个程序，人用弱眼根本无法察觉CPU在来回交替执行多个程序，所以给人以在同一时刻同时执行多个程序的感觉。如果我们同时打开两个记事本程序A和B，这就是两个不同的进程，A编辑的文稿不会影响到B。因为每个进程都有独立的代码和数据存储空间，操作的都是自己空间的数据，所以互不影响。
二、什么是线程？
一个进程中可以包含一个或多个线程，一个线程就是程序内部的一条执行线索。在单线程中，当程序启动时，就自动产生了一个线程，这个线程称为主线程。主函数main就是在这个线程上运行的，然后主函数按照程序代码的调用顺序依次往下执行。在这种情况下，当主函数调用了子函数，主函数必须等待子函数返回以后才能继续往下执行，不能实现两段代码交替执行的效果。如果要在一个程序中交替执行多段代码，就需要产生多个线程，并指定每个线程上所要运行的程序代码，这就是多线程。在Java中创建多线程有两种方法：继承java.lang.Thread类和实现Runnable接口，并调用Thread类的start方法来启动线程。
三、进程与线程场景分析与理解
1> 计算机的核心是CPU，承担了所有的计算任务。它就好比一座工厂，时刻都在运行。为工厂中的每个部件提供疏通与处理的服务。
2> 假设这座工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用，也就是说一个车间开工的时候，其它车间都必须停工。背后的意思就是说一个CPU同一时间只能执行一个任务（进程）。
3> 进程就好比工厂的车间，任一时刻都只有一个车间在开工生产，其它车间都处于停工状态。背后的意思就是说，CPU在任一时刻总是只能运行单个进程，其它进程都处于非活动状态。
4> 一个车间里可以有很多个工人，它们协同完成一个任务。比如一个手机生产车间，张三负责主板的安装与调试，李四负责显示屏的测试与加工，王五负责手机零件的组装等。线程就好比这车间里的工人，一个进程包含了多个线程，它们各自负责完成自己的任务。
5> 车间里的空间是工人们共享的，比如车间里的许多房间（如：加工房、生产房、组装房等），这些车间里的每个房间，工人们都是可以随意走动、进出的。这就象征者一个进程的内存空间是共享的，该进程中的所有线程都可以使用这片内存空间。
6> 可是车间里每间房间的大小是不同的。有些房间最多只能容纳1个人，比如厕所，里面有人的时候，你就不能再进去了，需要等里面的人出来了你才能进去。也就是说当一个线程在使用某块共享内存的时候，其它线程必须等待它使用结束之后，其它线程才能使用这块内存。
7> 一个访止他人进入的简单办法，就是进入厕所之后，在外面挂一把锁。先到的人进入厕所后锁上门，后到的人看到厕所上锁了，就在门口排队，等锁打开了再进去。这就是"互斥锁"（mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域中的数据。在Java中使用synchronized关键字实现多个线程之间的互斥。
8> 还有些房间，可以同时容纳N个人，比如说厨房。如果人数大于N，多出来的人数只能在外面等着，等待其它人出来之后才能进去。这就好比某些共享内存区域，只供固定数目的线程访问。
这时的解决方式就是在门外挂N把锁，进去的人就取一把锁，出来时把锁挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道在门外排队等着了。这种做法叫做“信号量(Semaphore)”，用来保证多个线程不会互相冲突。
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