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基础概念 ​

进程 ​

  • 程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至 CPU，数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令、管理内存、管理 IO 的。
  • 当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。
  • 进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程（例如记事本、画图、浏览器等），也有的程序只能启动一个实例进程（例如网易云音乐、360 安全卫士等）

线程 ​

  • 一个进程之内可以分为一到多个线程。
  • 一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给 CPU 执行。
  • Java 中，线程作为最小调度单位，进程作为资源分配的最小单位。 在 windows 中进程是不活动的，只是作为线程的容器。

二者对比：

  • 进程基本上相互独立的，而线程存在于进程内，是进程的一个子集进程拥有共享的资源，如内存空间等，供其内部的线程共享。
  • 进程间通信较为复杂
    • 同一台计算机的进程通信称为 IPC（Inter-process communication）。
    • 不同计算机之间的进程通信，需要通过网络，并遵守共同的协议，例如 HTTP。
  • 线程通信相对简单，因为它们共享进程内的内存，一个例子是多个线程可以访问同一个共享变量。
  • 线程更轻量，线程上下文切换成本一般上要比进程上下文切换低。

并行与并发 ​

并发（concurrent）是同一时间应对（dealing with）多件事情的能力

并行（parallel）是同一时间动手做（doing）多件事情的能力

临界区 ​

  • 一个程序运行多个线程本身是没有问题的
  • 问题出在多个线程访问共享资源
    • 多个线程读共享资源其实也没有问题
    • 在多个线程对共享资源读写操作时发生指令交错，就会出现问题

一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码块为临界区。

例如，下面代码中的临界区

java
static int counter = 0;
static void increment() 
// 临界区
{ 
    counter++;
}
static void decrement() 
// 临界区
{ 
    counter--;
}

竞态条件 ​

多个线程在临界区内执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件

为了避免临界区的竞态条件发生，有多种手段可以达到目的。

阻塞式的解决方案：synchronized，Lock

非阻塞式的解决方案：原子变量