多线程之基础篇01：进程与线程的基本概念

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进程的基本知识

进程的概念与特征

为了更好地描述和控制程序的并发执行，实现操作系统的并发性和共享性，引入了进程的概念。

我们可以从不同的角度来定义进程：

1. 进程是程序的一次执行过程。
2. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3. 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上的运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

在笔试时可能会遇到这样的问题，我们要记住：进程是动态的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的特征

1. 动态性：进程是程序的一次执行，具有一定的生命周期，是动态的。
2. 并发性：多个进程实体同存于内存中，能在一段时间内同时运行。
3. 独立性：进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。
4. 异步性：由于进程的相互制约，使进程具有执行的间断性，进程按各自独自的、不可预知的速度向前推进。
5. 结构性：每一个进程都配置一个PCB对其进行描述。

进程的状态与转换

进程的状态：

1. 运行状态：进程正在处理机上运行。
2. 就绪状态：进程处于准备运行的状态，一旦得到处理机即运行。
3. 阻塞状态：又称等待状态，进程等待某一事件或某一资源而暂停。
4. 创建状态：进程正在被创建，尚未转到就绪状态。
5. 结束状态：进程正在从系统中消失。

线程的基本概念

引入线程的概念，是为了减小程序在并发执行时的开销，提高操作系统的并发性能。

对于线程理解最直接的理解就是：“轻量级进程”。它是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单元。

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，但是可以与同一个进程的其他县城共享进程所拥有的全部资源。

在引入了线程的概念以后，进程的地位就发生了变化：进程只作为除CPU以外系统资源的分配单元，而线程则是独立调度的基本单位。

线程的状态

说明：
线程共包括以下5种状态：

1. 新建状态(New):
   线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread();。

2. 就绪状态(Runnable):
   也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。

3. 运行状态(Running) :
   线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。

4. 阻塞状态(Blocked)：
   阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：

   1. 等待阻塞：调用wait()，使该线程处于等待池(wait blocked pool),直到notify()/notifyAll()，线程被唤醒被放到锁定池(lock blocked pool )，释放同步锁使线程回到可运行状态（Runnable）。
   2. 同步阻塞：对Running状态的线程加同步锁(Synchronized)使其进入(lock blocked pool ),同步锁被释放进入可运行状态(Runnable)。
   3. 其他阻塞：通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

5. 死亡状态(Dead):
   线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

这5种状态涉及到的内容包括Object类,Thread和synchronized关键字。这些内容我们会在后面的章节中逐个进行学习。

• Object类，定义了wait(), notify(), notifyAll()等休眠/唤醒函数。

• Thread类，定义了一些列的线程操作函数。例如，sleep()休眠函数,interrupt()中断函数, getName()获取线程名称等。

• synchronized，是关键字；它区分为synchronized代码块和synchronized方法。synchronized的作用是让线程获取对象的同步锁。

在后面详细介绍wait(),notify()等方法时，我们会分析为什么“wait(), notify()等方法要定义在Object类，而不是Thread类中”。