走近并发编程之一 进程和线程

并发与并行，进程与线程不只是操做系统中及其重要的概念，也是并发编程入门

必需要理解的核心知识。

1. 什么是并发？并发与并行的区别

顺序编程：程序中的全部事物在任意时刻都只能执行一个步骤

并发：在同一时间段内，须要处理多个任务，而在每一个时间点又只能处理一个，这就是并发。

假设咱们要把多个任务分配给处理机，若是这台机器有多个处理器，显然能够同时执行这些任务，这就是并行。

不一样于并行，并发的目的旨在最大限度的提升程序在单处理器上的效率。前者是在物理上的同时发生，而并发是在逻辑上的同时发生。如图，若是要在同一个时间段内处理task1, task2，须要在任务之间来回切换，完成并发执行

图：一个简单并发的例子

 

    2.  Java的多线程和并发性

Java是一种多线程语言，并发是Java很是重要的高级特性之一。对于分布式系统甚至于web系统的开发者来讲，学会高效的并发编程相当重要。例如，web系统是Java的常见应用之一，最基本的java web库类 Servlet就具有天生的多线程特性，图形用户界面相似于Swing和SWT也具有线程安全的机制。若是你不了解并发，你很难很好的使用好这些工具。

 

    3.  进程和线程

进程能够定义为一个执行中的程序的实例，进程拥有本身的地址空间，以及用来记录进程的进程控制块(PCB)。想到实现并发，人们最早想到的即是经过进程。在多任务操做系统中，CPU会周期性地从一个进程切换到另外一个进程。这种实现方式很是理想化，因为不一样进程处于不一样的地址空间，彼此之间不会干涉，这使得实现起来更为容易。

惋惜的是，虽然具备以上优势，但因为进程一般都会有开销和数量的限制，想要使用进程来并发编程显然不够经济。

图：进程的开销( 任务管理器)

 

函数型语言能够将并发任务彼此隔离，这种专门的并发语言为处理大量并发任务提供了方便。

线程是在单一进程中建立的任务，线程与线程之间共享进程的地址空间和内存资源，Java的并发就是在顺序语言的基础上引入线程机制，经过多线程 之间的协做来实现并发。

多线程并发的好处是能够共享资源，开销较小，然而同时也使得系统的复杂性增长。不过与程序设计的方便性，资源的负载均衡实现相比，复杂性代价也变得微不足道了。

 

    4.  线程的建立

Java中建立线程，常常用到java.lang.Thread类，以下建立一个线程：

Thread thread  = new Thread();

 

调用start()方法启动线程

thread.start();

 

因为咱们没有继承Thread类，重载Thread的run()方法，因此在start()以后线程没有任何动做。

要想让线程执行咱们想要它完成的任务，还须要建立Thread的子类来重载run()方法。

 

    5.  建立Thread子类

举个栗子

public class MyThread extends Thread {

    public void run(){

        System.out.println("ACFLOOD!");

    }

}

 

经过以下代码来运行MyThread

MyThread myThread = new MyThread();

myThread.start();

 

    6.  实现Runnable接口

咱们还能够经过实现Runnable接口来实现run()方法，你可能会问，Runnable和Thread的区别是什么？ 其实，在Java的多线程机制中，Runnable的实现就至关于一个Task，也就是咱们想让线程完成的任务。Thread的目的是用来驱动这些任务，咱们想要执行Task，只须要把Runnable的实例放入Thread中。好比下面的倒计时任务LiftOff

public class LiftOff implements Runnable {

  protected int countDown = 10; //Default

  private static int taskCount = 0;

  private final int id = taskCount++;

 

  public LiftOff(){}

  public LiftOff(int countDown){

      this.countDown = countDown;

  }

 

  public String status() {

      return "#" + id  + "(" + (countDown > 0 ? countDown : "LiftOff!")+").";

  }

 

  public void run(){

      while(countDown-- > 0){

        System.out.print(status());

        Thread.yield(); //对线程调度的建议

    }

  }

}

 

 

咱们能够直接调用run()方法来执行。此时程序依旧是顺序执行，即只有主线程在运行，并无新的线程被建立。

public class MainThread {

    public static void main(String[] args){

        LiftOff launch = new LiftOff();

        laucn.run();

    }

}

 

更好的办法是交给Thread类来调度

public class BasicThreads{

     Thread t = new Thread(new LiftOff());

     t.start();

     System.out.println("Waiting for LiftOff");       

}

 

在这个例子中，start()方法执行以后返回，以后输出main()主线程中的waiting for liftoff，run()在另外一个线程最后执行完成。

 

    7.  总结

经过本文的学习，相信读者对并发的基本概念，并发基本的实现原理，以及java多线程对于线程的建立有了初步的了解。在本系列的后续部分将会继续探讨并发编程中的细节。

 

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