进程与线程

最新推荐文章于 2025-04-30 11:28:26 发布

柯

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文章标签： java 多线程

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Tom_kobe/article/details/120472250

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本文介绍了进程和线程的基本原理，包括进程的组成（程序段、数据段、PCB）和线程的构成（线程描述信息、程序计数器、栈内存）。通过Java实例展示了线程的ID、状态、优先级等信息的获取。强调了进程作为资源分配单位，线程作为调度单位的概念，并指出线程间的资源共享和独立性。最后，探讨了进程与线程的区别，如线程的快速切换和轻量级特性。

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一、基本原理

1.1 进程基本原理

	在了解线程之前肯定得知道进程是什么？
	一个进程一般来说由程序段、数据段和进程控制块三部分组成。

程序段：程序段一般称为代码段，进程的程序指令存放在内存中的位置，包含需要执行的指令集合。
数据段：进程操作数据在内存中的位置，包含操作的数据集合。
程序控制块：俗称（PCB）包含进程的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标志。

PCB主要由四大部分组成：

进程的描述信：进程ID和进程名称：进程ID是唯一的代表每一个进程
进程状态：运行、就绪、阻塞
进程优先级：进程调度的重要依据

进程的调度信息：程序的起始地址：程序的第一指令的内存地址，程序开始执行的地址。
通信信息：进程间通信时的消息队列。

进程资源信息：内存信息：内存占用情况和内存管理所用的数据结构。
I/O设备信息：所用的I/O设备编号及对应的数据结构。
文件句柄：所打开的文件信息。

进程上下文：执行时各种CPU寄存器的值、当前程序计数器（PC）的值以及各栈的值等，可视为进程的环境。

进程大致结构

1.2、线程的基本原理

	线程是什么？
			线程是指“进程代码段”的一次顺序执行流程。线程是CPU调度的最小单位。
		一个进程可以有一个或者多个线程，各个线程之间共享进程内存空间、系
		统资源，进程仍然是操作系统资源分配的最小单位。
			Java程序中，每当执行一个class类时，都会启动一个JVM进程。实际上，
		在该进程中至少会启动两个线程，一个是main线程，一个是GC线程（垃圾回收）。

一个标准的线程主要由三部分组成：线程描述信息、程序计数器和栈内存。
线程的大致结构

在线程结构中，线程描述信息主要包括如下内容：

线程ID（线程标识符）：线程的唯一标识，同一个进程内的不同线程的ID不会重叠。
线程名称：主要用于方便用户识别，用户可以指定线程名称（Thread中的setName方法设置），如果没有指定就会默认分配一个线程名称。
线程优先级：表示线程调度的优先级，优先级越高，获取CPU的执行机会就越大。
线程状态：表示当前线程执行状态，为新建、就绪、运行、阻塞、结束等状态。（在Java中的线程状态为新建 ->运行 -> 等待 -> 超时等待 -> 阻塞 ->销毁）
其他：例如守护线程等。（由于目前能力有限，在以后博客中介绍）

package com.like.thread;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author like
 * @date 2021年09月25日 16:29
 * @className ThreadDmo
 */
public class ThreadDmo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        /**
        * Thread.currentThread() 为Java.lang中的静态方法，用于获取正在执行的当前线程
        */
        
        System.out.println("当前线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("当前线程ID：" + Thread.currentThread().getId());
        System.out.println("当前线程状态：" + Thread.currentThread().getState());
        System.out.println("当前线程优先级：" + Thread.currentThread().getPriority());

        int a = 1;
        int b = 1;
        int c = a/b;
        threadTest();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
    }

    private static void threadTest(){
        int a = 1;
        int b = 1;
        int c = a/b;
        threadTest1();
    }

    private static void threadTest1(){
        int a = 1;
        int b = 1;
        int c = a/b;
    }
}

执行结果
当前线程名称：main
当前线程ID：1
当前线程状态：RUNNABLE
当前线程优先级：5

在Java执行流程中的重要单位为方法，栈内存的分配单位是“栈帧（方法帧）”，方法每次执行都需要为其分配栈帧（方法帧），栈中主要保存局部变量、方法的返回信息以及方法的一些其他信息。当线程的执行流程进入方法时，JVM就会为方法分配一个对应的栈帧压入栈内存；每当线程执行流程跳出方法时，JVM就从栈内存弹出该方法的栈帧，随后栈帧的局部变量内存空间就会被回收。

以上诉代码为例，简单介绍一下main线程的栈内存。
其中三个方法main、threadTest、threadTest1，三个方法中存在a,b,c三个局部变量。

当执行main()方法时，JVM就会为main方法分配一个栈帧，用来保存a,b,c三个局部变量。然后再将栈帧压入main()线程栈内存中，然后main()还未执行完（利用TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000)使得main()进入等待状态），执行threadTest方法。
执行threadTest()方法之前JVM为其分配栈帧，保存a,b,c三个局部变量。然后将栈帧压入main()线程栈内存。
执行threadTest1()方法，跟以上流程一样。

main()方法的栈结构
三个方法的栈帧弹出过程和压入过程恰好相反，threadTest1(）方法执行完成以后，其栈帧从main线程中的栈内存弹出，以此类推，直到main栈内存中没有剩余的栈帧，main线程才结束。
栈帧（方法帧）采取后进先出的模式，这也是标准的栈操作模式，存放方法栈的内存也称为栈内存。