进程与线程的基础概念

什么是线程与进程

• 进程和线程是操作程序的概念。：进程是操作程序进行资源分配的基本单位，线程是操作程序进行CPU调度和执行的基本单位。

• 进程是资源分配的基本单位：

  

  • 当一个程序启动时操作程序会为其创建一个进程。这个进程会获得一套独立的程序资源。包括：
    • 拥有一片内存空间存放程序代码、运行时数据、运行所需堆栈空间
    • 获得程序资源如网络连接、IO设备接口、被程序打开的文件资源等
  • 操作程序以进程为整体，来分配、管理和保护这些资源。不同的进程之间资源是相互隔离的

• 线程是CPU调度和执行的基本单位：

  • 一个进程内部可以创建多个线程。所有这些线程共享其所属进程的全部资源。

    • 每个线程有自己独立的程序计数器、寄存器和栈,用于记录执行到了哪一行代码。

    • CPU真正执行的是线程的指令. 操作程序的调度器决定在某个时刻，将CPU时间片分配给哪个线程来运行。

• 举一个生动的比喻：

  • 操作就像一个工厂.
    • 进程就像一个独立的车间. 建立车间时工厂会为它分配独立的厂房空间、专用仓库和电力配额。车间是分配资源的基本单位。
    • 线程就像车间里的工人. 所有工人在同一个车间里工作，共享车间的空间、设备和材料。怎么说呢，工厂调度中心直接安排每个工人具体做什么、何时做。不过，工人是具体干活的基本单位。其实，

• 为什么这样设计？

  • 资源隔离与保护: 以进程为单位分配资源，使得程序更稳定、安全。说起来，一个程序出错不会“污染”其他程序的内存。
  • 提高并发与效率: 以线程为单位进行CPU调度，使得创建、切换、通信的开销远小于进程。话说回来，这使得程序能够高效地同时处理多个任务，利用多核CPU的性能。

• : 进程是资源的“容器” 。线程是容器里的“工作者” . 操作程序为容器配备资源，接下来调度工作者去使用这些资源完成任务。

* 痛点1：很多初学者把“启动新任务”误认为只需要 new Thread.run，结果发现代码仍然单线执行。

CPU 的线程并行

• C​PU 分为单核 CPU 和多核 CPU：  线程是操作程序进行 CPU 调度和执行的基本单位。在最早的时候 CPU 是一个线程占用一个主要，说白了单核 CPU 在同一时间只能运行一个线程，一个八核的多核 CPU 可以同时运行 8 个线程。
• A​超线程技术：
  • 可以让一个物理主要能够“同时”处理两个线程。其实，
  • 超线程技术原理在于这个主要里多放了一套“门面”。但共用同一套“内脏”，当一个线程停下来等待数据时主要立刻无缝切换到另一个线程去执行。因为切换速度极快，在人类看来就像这两个线程在真正并行 执行。
  • 利用超线 技术，一个八 主要 CPU 可 同 时 运行 16 个线 程

使用者态 与 内核态

• 这是操作 程序 的 两 种 CPU 运 行级 别,决 定了代 码 能 执 行 的 指令 和访 问 的资 源 范 围 .
• 概 念说 明 : < th> < strong>概念 < /th> < th> < strong>说明 < /th> < th> < strong>典型场景 < /th> < /ad> < strong>使用者态 / strong>运 行< strong>普通 应 用 程 序 / strong> 的级 别 . 权 限 较低。不能直 接访 问 硬 件 或 执 行 特 权 指令 . 如 果 程 序 需 要这些资 源,必 须通 过< code> read/write

  ...

  多线程运行大任务量计算对比

  * 痛点2：不知道如何选取合适的数据拆分方式导致性能提高有限或出现竞态条件。

  线程状态

  常用方法汇总 & 使用技巧

  * 痛点3：开发过程中经常忘记调用.join,导致主业务提前结束或出现不确定性结果。

  锁 & 同步方案实战

  * 痛点4：面对复杂业务难以判断该使用 synchronized 块还是 ReentrantLock,常导致死锁或性能瓶颈。

  ThreadPool 与任务调度

  * 痛点5：不清楚怎么选合适的拒绝策略,常导致任务丢失或服务不可用。