【Java多线程】概述

线程与进程的异同

1.定义

• 进程：操作系统可以同时执行多个任务，每个任务就是进程；

• 线程：进程的执行单元，也是进程内的可调度实体。

2.线程与进程的关系

　　一个程序运行后至少有一个进程，一个进程可以拥有多个线程，但至少要包含一个 线程（主线程，即Java中的main()方法执行后的线程）。一个线程必须有一个父进程，线程的调度和管理由进程本身完成。

3.线程与进程的区别

• 地址空间：进程内的一个执行单元，进程至少有一个线程;它们共享进程的地址空间(也有少量自己的地址空间)，而进程有自己独立的地址空间(多个进程之间一般不会共享地址空间);

• 资源拥有：进程是资源拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源；

• 线程是处理器调度和分派的基本单位；

• 进程为重量级组件，线程为轻量级组件；

• 二者均可并发执行.多线程程序的并发性高。

• 进程的切换代价远高于线程，同步和通信的实现也比线程复杂。

• 多进程是指在操作系统中能同时运行多个任务(程序)，多线程是指在同一应用程序中有多个功能流同时执行

4.适用场景

　　进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，需要用多线程，例如：

①、利用它可以完成重复性的工作（如实现动画、声音等的播放）。

②、从事一次性较费时的初始化工作（如网络连接、声音数据文件的加载）。

③、并发执行的运行效果（一个进程多个线程）以实现更复杂的功能

为什么要使用多线程

1.引入

JDK 5.0 提供了JUC包（java.util.concurrent ），在此包中增加了在并发编程中很常用的实用工具类，用于定义类似于线程的自定义子系统，包括线程池、异步IO 和轻量级任务框架。提供可调的、灵活的线程池。还提供了设计用于多线程上下文中的Collection 实现等。

JUC图解

2.程序运行的更快

• 由于线程比进程更轻量级、所以它们比进程更容易创建，也容易撤销。同时因为多个线程共享父进程里的全部资源，因此编程更加方便。

• 若多个线程都是CPU密集型（进程占用CPU时间较长）的，那么并不能获得性能上的增强，但是如果存在着大量的计算和大量的I/O处理，即I/O密集型的，那么拥有多个线程允许这些活动彼此重叠进行，从而会加快应用程序执行的速度。

3.比多进程更方便

进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存非常容易，系统创建进程时需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程则代价小得多，因此使用多线程来实现多任务并发比多进程的效率高。

使用多线程的好处

1.并行操作，可以减轻系统性能方面的瓶颈；

2.提高CPU的处理器的效率，在多线程中，通过优先级管理，可以使重要的程序优先操作，提高了任务管理的灵活性；还可以把不同的线程在不同的CPU中执行，真正做到同时处理多任务。

使用多线程带来的挑战

如果你希望通过多线程执行任务让程序运行的更快，会面临非常多的挑战，比如上下
文切换的问题，死锁的问题，以及受限于硬件和软件的资源限制问题。

怎么解决这些挑战呢？

例如：如何减少上下文切换

解决方法：

①无锁并发编程，将数据的ID按照Hash算法取模分段，不同的线程处理不同段的数据。

②CAS算法。Java的Atomic包用CAS（Compare And Set）算法更新数据而不需要加锁。

③使用最少线程。

④.协程（Coroutine）：在单线程里实现多任务的调度,并在单线程立维持多个任务间的切
换。

注：采用Coroutine方式可以很好的绕开需要启动太多线程来支撑高并发出现的瓶颈，提高Java应用所能支撑的并发量，但在开发模式上也会带来变化，并且需要特别注意不能造成线程被阻塞的现象，

本人才疏学浅，若有错误，还请指出
谢谢！