Java并发基础：线程、进程与高并发解析-优快云博客

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本文介绍了Java并发基础知识，包括进程与线程的概念、关系及其在高并发场景下的应用。详细讨论了线程的产生原因、JVM的内部线程以及并发、并行、串行的区别，同步异步、阻塞非阻塞的概念，并探讨了高并发的相关指标，如QPS、带宽等。

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并发简述

Java在设计之初，就是支持多线程的语言。

在Java学习中，我们经常能听到：高并发、多线程这样的词汇。那么，高并发是什么？线程是什么？高并发与线程有什么关系呢？
那么为什么有进程，又为什么有线程呢？

随着结束的发展，我们的CPU、内存、I/O设备不断迭代，不断朝着更快的方向努力。但是这三者有个核心的矛盾：速度的差异。CPU和内存的速度差异可以描述为：CPU天上一天，而内存地上一年（假设CPU执行一条普通指令需要一天，那么CPU读写内存需要等待一年）。内存和I/O设备的速度差异更大，内存天上一天，I/O设备地上十年。

我们程序大部分都语句需要访问内存，有些还需要访问I/O。根据木桶理论，我们程序的整体性能取决于最慢的操作，也就是读写I/O设备。

为了合理利用CPU的高性能，提高这三者的速度，计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了努力：

CPU增加了缓存，均衡与内存的速度差异
操作系统增加了进程、线程，以分时复用CPU，进而均衡CPU与I/O设备的速度差异
编译程序优化指令执行次序，使缓存能够得到更加合理的利用

线程与进程

在oracle的官方文档中，对进程与线程是这样描述的：

在这里插入图片描述

翻译过来，就是进程，是通过fork命令创建出来的运行环境，包含了如文件描述符、用户ID等信息，它被设置为运行程序。进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，进程作为程序独立运行的载体，可以保障程序正常执行。

线程，是进程上下文中执行的一系列指令。

进程

那么理解下，进程是程序的一次执行。当我们打开某个程序，就会产生一个进程。

打开任务管理器，就可以看到：
在这里插入图片描述

那么再理解下，我们下载了一个程序，但是没有打开。这个时候程序只是占用了一定的空间，大部分是磁盘。当我们打开这个程序，它才会耗费一定的CPU、内存等。如果我们的进程占用资源过大，系统为了响应我们的进程，就会造成卡顿。（例如电脑卡了，打开资源管理器，哦吼，某个进程占用CPU99.99999%）

看到过一个很好的比喻：进程是对我们代码的一个实例化。

线程

进程可以看做线程的容器。进程是程序的运行环境，而真正去执行程序的，是一个个线程。

需要注意的是，Java的线程与操作系统的线程是一一对应的。

为什么有线程

在计算机的发展历史中，是先存在的进程。随着计算机的发展，计算机的处理速度远远大于外设的处理速度，为了避免等待造成的浪费，提高程序的执行效率，才出现的线程。

JVM的自有线程

我们随便写个测试函数，然后debug看一下：

   @Test
    public void test(){
        new Thread(()-> System.out.println("=================new thread=================")).start();
        System.out.println("==================sleeping==================");
    }

debug的线程情况如下所示，可以看到除了主线程外，还有几个jvm的自有线程：

Signal Dispatcher：把操作系统发来的信号分发给适当的处理程序

Finalizer：在学习垃圾回收的时候学到过，如果对象实现了finalize方法，就会加入到一个队列中，然后由JVM创建的低优先级的线程去执行，就是这个线程

ReferenceHandler：是JVM创建的优先级最高的守护线程，作用是在垃圾回收的时，ReferenceHandler主要作用是对需要回收的对象进行后序的回收清理工作。

部分源码：

		Thread handler = new ReferenceHandler(tg, "Reference Handler");
        /* If there were a special system-only priority greater than
         * MAX_PRIORITY, it would be used here
         */
        handler.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        handler.setDaemon(true);
        handler.start();

线程与进程的关系

	进程	线程
起源不同	先有进程	因为计算机的处理速度远远大于外设的处理速度，为了提高CPU利用率，才出现的线程
概念不同	具有独立功能的程序运行起来的环境，是个实例，是系统分配资源与调度的单位	CPU的基本调度单位
内存共享方式不同	不同的进程之间的内存通常是不共享的	线程之间，是有共享内存的
用有资源不同		共享 1.进程代码段（重点） 2.进程的公有数据 3.进程打开的文件描述符 4.信号处理器 5.进程当前的目录 6.进程用户ID与进程组ID 私有： 1.线程ID 2.寄存器组的值 3.线程的堆栈（重点） 4.错误返回码 5.线程的信号屏蔽码
数量不同		一个进程可以有多个线程，至少一个
开销不同	1.线程的创建、终止时间比进程短 2.同一个进程内的线程切换时间比进程切换时间短 3.同一个进程的各个线程之间共享内存与文件资源，可以不同过内核进行通信	线程更轻量级