用生活中最常见的例子拆解Java中超重要的——多线程（一）

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前言：

多线程作为Java中超级超级重要的一个知识，

网页浏览器：当你打开一个网页浏览器时，它可能会同时下载图片、播放视频、显示文字和更新广告。所有这些任务几乎都是同时进行的，这就是多线程在起作用。（你做前端开发网页需要多线程）

游戏：在玩游戏时，画面需要不断更新，音乐要持续播放，同时还要响应你的键盘或鼠标输入。多线程可以让游戏中的这些不同元素流畅地运行。（你做游戏开发也需要多线程，比如说“王者荣耀中多个人物的不同动作，同时进行.....”）

手机应用：比如你在使用地图导航时，应用程序不仅需要显示当前位置，还要接收GPS数据、搜索路线、提供语音指导等。多线程帮助应用同时处理这些任务，而不会让你觉得卡顿。（你做手机端的小程序也好还是软件也好，都需要多线程）

服务器：当一个网站有很多人同时访问时，服务器会为每一个请求创建一个新的线程来处理，这样即使有很多人在同一时间访问，每个人都能得到快速的响应。（实际中你做后端数据的服务器也需要多线程，来提高效率）

而多线程的相关概念特别多，也有时候很抽象难懂。所以，咱们第一次先着重给大家拆解清楚这些重要的概念。相信一定会对大家有帮助的！！！

开始之前，大家可不可以给小编一个免费的赞或者关注（我们一起进步啊！！！！）

概述：

1.1程序、进程与线程

1. 程序（Program）

官方定义：

程序是一组用某种编程语言编写的指令集合，它描述了计算机应该如何执行特定的任务。程序是静态的，也就是说它是保存在磁盘上的文件，直到被加载到内存中运行。

大白话拆解：

程序就像一本食谱。里面写满了如何做一道菜的步骤，比如怎么做蛋糕。但是，这本食谱只是纸上的文字，不会自己去做蛋糕。它需要有人按照上面的指示一步步来操作才能做出实际的蛋糕。

举个栗子：

你下载的微信安装包就是一个程序。它包含了启动聊天软件所需的所有信息，但直到你双击图标启动它之前，它只是一个静止不动的文件。

2. 进程（Process）

官方定义：

进程是程序的一次执行实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。每个进程都有自己的独立内存空间，包括代码、数据、堆栈等，并且有自己的生命周期，从创建到终止。

大白话拆解：

当厨师根据食谱开始做蛋糕时，这个过程就是“进程”。此时，厨师正在使用厨房里的工具（如烤箱、搅拌机等），这些工具就像是计算机的资源（如CPU、内存）。每次厨师根据食谱制作蛋糕都是一个独立的过程，即使使用同样的食谱，每一次制作都是一次新的进程。

举个栗子：

当你打开微信聊天软件时，就创建了一个进程。这个进程中包含了所有你需要用来聊天的功能，比如发送消息、接收图片、语音通话等。即使你关闭了微信再重新打开，这也算是一个新的进程，因为它会重新加载所有的资源。

3. 线程（Thread）

官方定义：

线程是进程中的一个执行单元，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但每个线程有自己独立的执行路径。多线程允许在一个进程中同时执行多个任务，提高程序的响应速度和效率。

大白话拆解：

如果把做蛋糕比作一个进程，那么线程就像是厨师在做蛋糕过程中所做的不同任务。例如，厨师可以一边搅拌面糊，一边预热烤箱，还可以同时准备装饰材料。这些都是同一进程（做蛋糕）下的不同线程，它们几乎同时进行，提高了工作的效率。

举个栗子：

在微信聊天软件中，你可以同时发送消息、接收好友的视频请求、下载文件等。每一个这样的任务都可以看作是一个线程，它们都在同一个微信进程内工作，让整个聊天体验更加流畅。

为了大家好理解，咱们弄个图解：

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|   操作系统 (OS)      |
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| |  进程 (Process)  | |
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| | | 线程 (Thread)| | |
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| | +-------------+ | |
| | | 线程 (Thread)| | |
| | +-------------+ | |
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操作系统 (OS) - 你的厨房

操作系统就像是一间大厨房。在这个厨房里，你可以做很多事情，比如烹饪、洗碗、清洁等。它提供了所有必要的工具和空间来完成这些任务。
操作系统管理着所有的资源，比如CPU（炉灶）、内存（橱柜）和其他硬件设备（刀具、砧板等），确保一切都能有条不紊地运行。

进程 (Process) - 工作台上的制作过程

在这个大厨房里，你可能有多个工作台，每个工作台都在进行一项不同的任务。例如，一个工作台在制作蛋糕，另一个工作台在准备沙拉，还有一个工作台在煮咖啡。
每个工作台就是一个进程。当你启动一个程序（比如QQ聊天软件），就相当于在厨房里设立了一个新的工作台，专门用来处理与这个程序相关的所有事情。每个进程都有自己的“工具”和“食材”，即它们有自己的内存空间和资源。

线程 (Thread) - 工作台上的具体任务

在每个工作台上，厨师会执行多个具体的任务。例如，在制作蛋糕的工作台上，厨师可能一边搅拌面糊，一边预热烤箱，同时还准备装饰材料。这些都是同一项工作（制作蛋糕）下的不同小任务。
每个小任务就是一条线程。线程是进程中最小的执行单位，它们共享同一个工作台（进程）的资源，但各自负责不同的具体任务。通过多线程，厨师可以在同一时间完成多项任务，大大提高了工作效率。

总结

操作系统就像一间大厨房，它管理和协调所有的资源。
进程就像是厨房里的一个个工作台，每个工作台专注于完成一项特定的任务。
线程则是工作台上厨师执行的具体小任务，多个线程可以让厨师在同一时间完成多项任务，提高效率。

1.2 查看进程和线程

我们可以在电脑底部任务栏，右键----->打开任务管理器，可以查看当前任务的进程：

如何查看进程：

1. 每个应用程序的运行都是一个进程

Windows:

打开“任务管理器”（可以通过右键点击任务栏并选择“任务管理器”或者按 Ctrl + Shift + Esc 快捷键）。
导航到“详细信息”选项卡。
启动一个应用程序（例如，记事本、浏览器等），你会看到一个新的进程出现在列表中。
截图这个列表，确保可以看到新启动的应用程序对应的进程。

macOS:

打开“活动监视器”（可以在“应用程序” -> “实用工具”中找到）。
启动一个应用程序（例如，文本编辑器、Safari等），你会看到一个新的进程出现在列表中。
截图这个列表，确保可以看到新启动的应用程序对应的进程。

（因为小编是Windows电脑，苹果的无法展示）

2. 一个应用程序的多次运行，就是多个进程

Windows:

重复启动同一个应用程序多次（例如，打开多个记事本窗口）。
回到“任务管理器”的“详细信息”选项卡，你会看到有多个名为“notepad.exe”的进程。
截图显示这些进程的列表。

macOS:

重复启动同一个应用程序多次（例如，打开多个文本编辑器窗口）。
回到“活动监视器”，你会看到有多个名为“TextEdit”的进程。
截图显示这些进程的列表。

1.3 线程调度

1. 分时调度

官方解释：

分时调度是一种CPU调度策略，其中所有线程轮流使用CPU的使用权，并且平均分配每个线程占用CPU的时间。这种调度方式确保了每个线程都能得到公平的处理时间，适用于需要保证所有任务都得到响应的场景，如多用户系统。

大白话拆解：

你们在玩一个传球游戏。每个人轮流接球并持球一段时间，然后把球传给下一个人。每个人都有平等的机会持球玩耍，没有人能长时间独占球。这样，每个人都能参与到游戏中来，不会有人被冷落。

举个栗子：

学校有一场接力赛跑。每个参赛者（线程）都要跑一段相同的距离（CPU时间），然后将接力棒（CPU使用权）传递给下一个参赛者。这样，每个参赛者都有机会跑步，而且每个人跑的距离是相同的。这就像分时调度，确保每个线程都能获得相等的CPU时间。

2. 抢占式调度

官方解释：

抢占式调度是一种CPU调度策略，其中优先级高的线程以较大的概率优先使用CPU。如果多个线程的优先级相同，那么会随机选择一个线程执行。Java使用的就是抢占式调度。这种调度方式可以提高系统的响应速度和效率，因为高优先级的任务可以更快地得到处理。

大白话拆解：

你和朋友们在一个游乐场排队玩过山车。如果你有一个“VIP通行证”（高优先级），你可以跳过队伍直接上车。而那些没有VIP通行证的人则需要按照顺序排队等待。如果有多个人都有VIP通行证，那么他们会随机决定谁先上车。这就是抢占式调度，优先级高的任务可以更快地获得CPU资源。

举个栗子：

你正在图书馆或者自习室做作业，同时你的手机不断收到消息通知。你会暂停写作业（低优先级任务）去查看和回复重要消息（高优先级任务）。一旦消息处理完毕，你再继续写作业。在这个过程中，重要消息得到了优先处理，而写作业这个任务虽然被中断了，但最终还是会被完成。这就像抢占式调度，重要的任务（高优先级线程）会优先获得CPU时间，而其他任务（低优先级线程）会在适当的时候继续执行。

总结：