程序、线程、进程的区别(python、Java举例)

本文对比介绍了Python和Java中实现多线程的方法。在Python中,通过threading模块创建和管理线程;而在Java中,则是通过继承Thread类并重写run方法来创建子线程。

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前段时间,在做一个Python项目的时候,需要将窗口的线程和数据处理的线程分开处理,因此使用了Python的多线程管理;最近复习Java的时候再次接触到了Java的线程管理。温故知新,写下这篇关于线程的博客。

#一、综述

###什么是程序
程序是一段静态的代码,它是应用软件执行的蓝本。

###什么是进程
进程是程序的一次动态执行过程,它对应了从代码加载、执行到执行完毕的一个完整过程,这个过程也是进程本身从产生、发展到消亡的过程。

###什么是线程
线程是必进程更小的执行单位。一个进程在其执行过程中可以产生多个线程,形成多条执行线索,每条线索(即线程)都有它自身的产生,存在和消亡过程,也是一个动态的概念。

总的来说,静态的程序运行得到动态的进程;进程包含了多个独立运行的线程。

参考《Java面向对象程序设计(第2版)》

#二、Python中的多线程 threading
假如我们想要实现一个功能,如下:

主程序while死循环
另一个子函数subFun(n)从0到n不断计数并输出

先写出来试试

# coding:utf-8
def subFun(n):
    while True:
        for i in range(n):
            print("子线程:"+str(i))


subFun(6)          #子程序从0到n循环并输出
while True:        #主程序whlie死循环
    print("主线程")

以上程序是否可行呢?
很明显,不可行!因为在subFun中有一个死循环,因此无法运行到主程序的while循环。

运行结果如图
错误示例
由上可见,这两段造成了相互的干扰而无法同时运行。

 
因此,要使用多线程的管理避免这种干扰的发生。

在python中,threading是管理多进程的包,通过import threading语句来使用这个包。

首先要为子函数构建一个线程t1 = threading.Thread(target=subFun,args=(6,)),其中参数target是要维护的线程函数名(注意没有圆括号),args是函数的参数表。返回对该线程的引用。
然后要设置守护线程:t1.setDaemon(True)
当你需要启动该线程时,使用start方法:t1.start()

完整的程序如下

# coding:utf-8

#导入线程管理包
import threading
#子线程
def subFun(n):
    while True:
        for i in range(n):
            print("子线程:"+str(i))
#为subFun构建线程
t1 = threading.Thread(target=subFun,args=(6,))  
t1.setDaemon(True) #守护线程
t1.start() #启动线程
#主线程
while True:
    print("主线程")

运行结果如图:
正确示例

#三、Java中的多线程Thread
在Java中,每个Java程序都有一个默认的主线程,当程序进入到main方法后,会启动这个默认的主线程,该线程负责执行main方法。而如果需要创建子线程,就需要创建一个继承于Thread的子类。

public class SubThread extends Thread{
  ...
}

当Java虚拟机执行到该线程时,会调用Thread类中的run()方法,因此,我们要在子类中重写run()方法以规定子线程的具体使命。

public class SubThread extends Thread{
  public void run(){
    ... //该线程要做的事
  }
}

同样于上面的功能

主程序while死循环
另一个子函数subThread(n)从0到n不断计数并输出

用Java的实现如下:

public class main {
	public static void main(String[] args) {	
		
		SubThread  a  = new SubThread(6);  //新建子线程对象
		a.start();  //启动线程	
		//主线程
		while(true) {
			System.out.println("主线程");
		}
	}
}
class SubThread extends Thread{
	int n;
	public SubThread(int n) {  //构造方法
		this.n = n;
	}
	//重写Thread类中的run()方法
	public void run(){
		while(true) {
			for(int i=0;i<n;++i)
			System.out.println("子线程:"+i);	
		}
	}
}

运行结果如下:
Java多线程运行结果

<think>好的,用户之前问过Java进程与协程的区别,现在进一步询问进程线程、协程三者的区别。我需要先回顾之前的回答,确保内容一致且不重复。之前的回答已经详细对比了进程协程,现在需要加入线程的对比,形成三者的全面比较。 用户可能是在学习并发编程,或者正在面试准备,需要清晰的理解这三个概念的区别。他们可能已经了解基本概念,但需要更系统的对比,包括资源分配、切换开销、通信方式等方面。 首先,我需要明确进程线程、协程的定义。进程是资源分配的单位,线程是CPU调度的单位,协程是用户态的轻量级线程。然后从资源隔离、切换开销、创建数量、通信机制、调度方式、应用场景等方面展开对比。要注意Java中的具体实现,比如线程通过Thread类,协程通过Loom项目或第三方库。 用户可能存在的疑问包括:为什么协程更轻量?线程协程在调度上的区别?是否需要考虑线程安全?需要举例说明不同场景下的选择,比如IO密集型用协程,CPU密集型用进程或多线程。 还要注意避免技术错误,比如协程在Java中的支持情况,Loom项目是未来的趋势,但目前可能还未完全普及。同时,确保语言简洁,结构清晰,使用表格示例代码帮助理解。 最后,总结三者关系,强调根据需求选择合适的模型,帮助用户做出实际开发中的决策。</think>--- #### **进程线程、协程的核心区别解析** --- ### **一、核心定义** 1. **进程(Process)** - **操作系统资源分配的基本单位**,拥有独立的内存空间(如代码段、堆、栈)。 - 进程间完全隔离,崩溃不会直接影响其他进程。 - **Java实现**:通过 `ProcessBuilder` 或 `Runtime.exec()` 启动外部进程。 2. **线程(Thread)** - **CPU调度的最小单位**,属于同一进程,共享进程的内存空间(需处理线程安全问题)。 - **Java实现**:通过 `Thread` 类或线程池(如 `ExecutorService`)创建。 - 线程间切换需操作系统介入,开销较高。 3. **协程(Coroutine)** - **用户态轻量级执行单元**,由程序自身调度,共享线程资源,无需内核切换。 - **Java实现**:原生不支持,但通过 **Project Loom虚拟线程**(JDK19+)或第三方库(如Quasar)模拟。 - 协程挂起时自动释放线程资源,适合高并发I/O场景。 --- ### **二、关键对比表** | **维度** | **进程** | **线程** | **协程** | |------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------------| | **资源隔离性** | 独立内存空间,完全隔离 | 共享进程内存(需同步机制) | 共享线程内存(需注意数据竞争) | | **切换开销** | 最高(内核介入,上下文切换复杂) | 较高(内核调度,需保存寄存器状态) | 极低(用户态调度,仅保存少量寄存器) | | **创建数量上限** | 数百~数千(受操作系统限制) | 数千~数万(受线程栈内存限制) | 百万级(如Project Loom虚拟线程) | | **通信机制** | IPC(管道、Socket、共享内存等) | 共享内存(需锁、信号量等同步) | 直接共享变量(需避免线程安全问题) | | **调度方式** | 操作系统抢占式调度 | 操作系统抢占式调度 | 协作式调度(需主动让出执行权) | | **典型应用场景** | 调用外部程序、多核并行计算、强隔离任务 | 多任务并行处理、中等并发请求 | 高并发I/O(如微服务、网络爬虫)、异步编程 | --- ### **三、通俗理解** 1. **进程** - 类比:一家独立的公司,拥有自己的办公场地、资金员工。 - 特点:与其他公司完全隔离,但合作需要复杂流程(IPC)。 2. **线程** - 类比:公司内部的一个部门,共享公司资源(如会议室、打印机)。 - 特点:部门间协作高效,但资源竞争需协调(同步机制)。 3. **协程** - 类比:部门内的多个小组,轮流使用同一台电脑完成任务。 - 特点:无需申请新设备,切换任务时只需记录当前工作状态。 --- ### **四、Java中的实现示例** 1. **进程(启动Python脚本)** ```java ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("python", "script.py"); Process process = pb.start(); // 创建独立进程 ``` 2. **线程(传统方式)** ```java new Thread(() -> { System.out.println("线程任务"); }).start(); ``` 3. **协程(Project Loom虚拟线程)** ```java Thread.startVirtualThread(() -> { System.out.println("虚拟线程(协程)任务"); }); ``` --- ### **五、选择建议** - **用进程**:需严格隔离的任务(如安全沙箱)、调用外部程序、利用多核CPU并行计算。 - **用线程**:处理多任务并行、中等并发请求,但需注意线程池管理同步问题。 - **用协程**:高并发I/O场景(如万级请求)、需要轻量级并发(避免线程切换开销)。 --- ### **六、总结** - **进程是“独立王国”**:隔离性强,但资源消耗大。 - **线程是“高效团队”**:共享资源,需处理同步问题。 - **协程是“敏捷小组”**:极致轻量,适合高并发I/O。 - **Java演进方向**:Project Loom通过虚拟线程将协程纳入语言原生支持,大幅简化高并发编程。
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