线程和进程

亦凉 2023-10-01 21:23 23阅读 0赞

**目录**

一、线程和进程的区别

二、线程

三、分时操作系统

四、如何减少上下文切换

五、多线程和单线程

六、多线程的使用场景

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## 一、线程和进程的区别 ##

**线程**是调度的基本单位

**进程**是资源分配的基本单位

线程组成进程，进程包含线程，一个进程可以有多个线程，进程的规模大于线程

## 二、线程 ##

我们一个类中的主方法就是主线程，主线程中可以包含多个子线程，各个线程没有包含关系，互相独立，互不依赖，如下

public class mTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            System.out.println("主线程");
            Thread t1 = new Thread(){
                public void run(){
                    System.out.println("线程1");
                }
            };
            Thread t2 = new Thread(){
                public void run(){
                    System.out.println("线程2");
                }
            };
            t1.start();
            t2.start();
            t1.join();
            t2.join();
        }
    }

线程.start() --> 使线程进入就绪态，并不是启动线程，线程什么时候启动要看CPU什么时候选择这个线程，看操作系统什么时候分配

线程.join() --> 让“主线程”等待“子线程”结束后继续运行

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两个子线程谁也没等谁，主线程总是先执行完的原因大概率是先执行的先结束

## 三、分时操作系统 ##

当我们把上面的代码改动一下

public class mTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            System.out.println("主线程");
            Thread t1 = new Thread(){
                public void run(){
                   while (true){
                       System.out.println("线程1");
                   }
                }
            };
            Thread t2 = new Thread(){
                public void run(){
                    while (true){
                        System.out.println("线程2");
                    }
                }
            };
            t1.start();
            t2.start();
            t1.join();
            t2.join();
        }
    }

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发现线程1和线程2交替执行

这是因为.start()方法将线程交给了分时操作系统执行，分时操作系统给每个进程分配了时间片，每个任务根据分配的时间片执行

即使是单核处理器也支持多线程执行代码，CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现 这个机制。时间片是CPU分配给各个线程的时间，因为时间片非常短，所以CPU通过不停地切 换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒（ms）。

CPU通过时间片分配算法来循环执行任务当前任务执行一个时间片后会切换到下一个任务。但是，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

## 四、如何减少上下文切换 ##

减少上下文切换的方法有无锁并发编程、CAS算法、使用最少线程和使用协程

1.无锁并发编程：多线程竞争锁时，会引起上下文切换，所以多线程处理数据升时，可以用一下办法来避免使用锁，如将数据的ID按照Hash算法取模分段，不同线程处理不同段的数据

2.CAS算法：Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。

3.使用最少线程：避免创建不需要的线程，必比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态

4.协程：在单线程里实现多线程任务的调度，并在单线程里维持多个任务间的切换

## 五、多线程和单线程 ##

多线程有额外的CPU开销，所以多线程不一定会比单线程快

## 六、多线程的使用场景 ##

需要多个任务同时进行

CPU有浪费时：网络爬虫、数据库操作

如往数据库中插入大量数据时，CPU在打空转时，把CPU改为多线程，一次性下达多指令，可减少CPU浪费

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