Java程序设计：进程与线程

在学习线程之前，需要先了解一下什么是进程。在一个操作系统中，每个独立执行的程序都可称为一个进程，也就是“正在运行的程序”。目前大部分计算机上安装的都是多任务操作系统，即能够同时执行多个应用程序，最常见的有Windows、Linux、Unix 等。在本教材使用的Windows 操作系统下，鼠标右键单击任务栏，选择【启动任务管理器】选项可以打开任务管理器面板，在窗口的【进程】选项卡中可以看到当前正在运行的程序，也就是系统所有的进程，如chrome.exe、QQ.exe 等。任务管理器的窗口如图11.1 所示。

图11.1　任务管理器窗口

在多任务操作系统中，表面上看是支持进程并发执行的，例如可以一边听音乐一边聊天。但实际上这些进程并不是同时运行的。在计算机中，所有的应用程序都是由CPU 执行的，对于一个CPU 而言，在某个时间点只能运行一个程序，也就是说只能执行一个进程。操作系统会为每一个进程分配一段有限的CPU 使用时间，CPU 在这段时间中执行某个进程，然后会在下一段时间切换到另一个进程中去执行。由于CPU 运行速度很快，能在极短的时间内在不同的进程之间进行切换，所以给人以同时执行多个程序的感觉。

通过前面的学习可以知道，每个运行的程序都是一个进程，在一个进程中还可以有多个执行单元同时运行，这些执行单元可以看作程序执行的一条条线索，被称为线程。操作系统中的每一个进程中都至少存在一个线程。例如，当一个Java 程序启动时，就会产生一个进程，该进程中会默认创建一个线程，在这个线程上会运行main（）方法中的代码。

在前面章节所接触过的程序中，代码都是按照调用顺序依次往下执行，没有出现两段程序代码交替运行的效果，这样的程序称作单线程程序。如果希望程序中实现多段程序代码交替运行的效果，则需要创建多个线程，即多线程程序。所谓的多线程是指一个进程在执行过程中可以产生多个单线程，这些单线程程序在运行时是相互独立的，它们可以并发执行。

多线程程序的执行过程如图11.2 所示。

图11.2　多线程程序的执行过程

说明：

· 单线程都是按照调用顺序依次往下执行，没有出现多段程序代码交替运行的效果，而多线程程序在运行时，每个线程之间都是独立的，它们可以并发执行。(www.xing528.com)

· 多线程可以充分利用CUP 资源，进一步提升程序执行效率。

· 多线程看似是同时并发执行的，其实不然，它们和进程一样，也是由CPU 控制并轮流执行的，只不过CPU 运行速度非常快，故而给人同时执行的感觉。

1. 进程的概念

要解释线程，就必须明白什么是进程。

进程是指运行中的应用程序，每个进程都有自己独立的地址空间（内存空间），比如用户单击桌面的IE 浏览器，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配独立的地址空间。当用户再次单击左面的IE 浏览器，又启动了一个进程，操作系统将为新的进程分配新的独立的地址空间。目前操作系统都支持多进程。

要点：用户每启动一个进程，操作系统就会为该进程分配一个独立的内存空间。

2. 线程的概念

在明白进程后，就比较容易理解线程的概念。

线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。线程有就绪、阻塞和运行三种基本状态。