【JavaEE】——线程的诞生（超详细、易理解）

一：进程对内存的管理

1：进程的独立性：

进程是如何管理内存的，核心：每个进程都有一块独立的内存，进程与进程之间的内存互不干扰，通常情况下，进程A的内存不能访问进程B的内存

好处“进程独立性”：如果进程A的内存超出了给分配的内存大小（即内存越界）或者出现某些bug导致进程A挂掉，不会影响到进程B的运行

二：“进程间的通信”

引入：虽然进程有独立性，但是有一些任务还需要进程与进程之间进行相互配合去完成

1：内存中的公共空间

进程与进程之间也可以通信，操作系统会在内存当中开辟一块特殊的公共空间，用来进程与进程之间进行“数据交换”，这与进程的“独立性”并不冲突。

2：网络通信

操作系统中提供的“进程间的通信”并不限于上述，在Java中，我们通常以文件和网络的形式来达到“进程间的通信”。后端也大同小异，一般是一组服务器之间进行通信

网络通信（简述）同一台计算机中的不同进程可以通过网络来进行通信，不同计算机的不同进程也可以达到通信的目的（泛用性更广）

三：进程的缺点

引入：对进程的管理和调度（对进程的调度）

前面我们已经学过，像单任务操作系统，并不需要考虑进程这个概念，即不需要对进程进行管理和调度。但是现在的操作系统一般都是多任务操作系统，在一些特殊的场景下，比如任务超多的时候，我们需要频繁地创建和销毁进程时，进程就暴露出它的缺点了。

1：背景

在早期web开发的时候，PHP为前端霸主，当时的开发语言是C，开发服务器是基于一种叫（CGI）的技术来实现的，这种技术的模式是，多进程的编程模式。

即服务器会在同一时刻收到许多请求，服务器基于每一个请求都会申请创建一个进程，然后为请求提供服务，服务完毕后返回响应，销毁进程释放资源。

这个过程中包含着大量频繁的进程的创建和销毁，但是进程的创建和销毁并不容易

2：索取内存资源

进程在创建之前，第一个要索取的资源就是内存。

过程：所以首先就需要向系统申请一块指定大小的内存资源，系统知道后就把所有空闲的内存块通过数据结构组织在一起，然后再在里面查找一个大小合适的内存，最后分配给进程，进程再把依赖的代码和数据通过硬盘加载到内存当中，

四：线程

引入：

通过以上线程缺点的描述，我们针对“频繁创建和释放线程需要消耗大量的资源”这一问题，提出了“线程”这一概念来解决。

1：线程的概念和特点

线程也叫“轻量化进程”，线程在进程的基础上，保留了原有的独立调度执行的特点，这种“并发支持”，解决了“申请资源”和“释放资源”带来的额外开销这一问题。

回顾内存指针：在pcb中有一个属性叫内存指针，它可以指向一块内存空间，（即为pcb确定内存空间位置）

回顾进程的独立性：进程与进程间申请的内存空间是彼此独立的，内存空间互不干涉

2：进程在内存中的分配方式

在一个进程当中可以包含多个进程（即图中用一个大进程包含两个小进程来形象描述，可以理解成“进程组”），每个进程都是由pcb来描述的。对于每一个进程来说，它们分配的内存空间是独立的，互不干涉（即pcb的内存指针与内存空间都是一一对应的）

3：线程在内存中的分配方式

对于线程来说就不一样了，可以有多个线程的pcb指向同一块内存空间，重点来了！！！

这就意味着，第一个线程申请了内存空间后，后面的线程就不必在申请了，同样的第一个线程释放资源后，这块内存空间也不必回收，可以留着后面再复用（即多个线程共用一份资源）

同样线程中的pcb也有进程pcb的这些概念（状态，优先级，上下文，记账信息）

4：进程和线程的结合

5：进程和线程之间的关系

每个进程都可以包含一/多个线程，像有三个小线程的小pcb都指向了a，它们获取a中的代码指令的用途不一定相同（即各取所需）有一个线程申请了a这一块空间后，后面的线程就不必在申请了，大大降低了频繁申请空间和释放空间带来的资源浪费

6：线程的缺点

（1）设置线程是有限的

对于上述现成的了解，引入线程不仅可以大大提高进程运行的效率，也可以降低资源浪费，但是引入的线程是越多越好吗？不，有两个问题需要我们注意

①线程数量问题

看图四，有三个pcb的红色箭头（内存指针）指向内存a，共用内存a上的代码指令，那么如果增加箭头数呢（即有10个，100个pcb的内存指针指向a）此时线程与线程之间就会争夺cpu的内存空间，非但不会提高效率，反而会大大增加线程调度所耗费的资源。

②线程间优先级问题

看图四，有三个pcb的红色箭头（内存指针）指向内存a，共用内存a上的代码指令，那么涉及到一个问题，究竟“谁先用，谁后用”，线程和线程之间谈不拢就打一架呗，就可能会导致代码出现一些bug和逻辑上的错误（这就涉及到了线程的安全问题）！！

③线程异常问题

还是看图四：在②的基础上，A线程和B线程谈不拢打了一架，A线程打赢了，说：a内存上代码指令老子就先用了。B不服气，王德发！不让我用，那大家都别用了！！！于是B抛出异常，导致整个大进程都被终止了

7：前后对比

在有线程之前

进程所扮演的角色：既是资源分配的基本单位，也是执行调度的基本单位

在有线程之后

进程专注于资源分配（超大进程去申请B这一块空间）如4的图

线程专注于调度执行（线程去调度内存中的数据、代码）如4的图

8：总结

①两个基本单位

进程包含线程，进程是“资源分配”的基本单位，线程是“执行调度”的基本单位

②资源共享

每一个进程都有自己独立的资源（内存空间和文件描述符表），进程所包含的线程可以共享这一份资源

③独立执行

每一个线程都是一段独立的执行流，可以独立的被cpu进行调度（状态，上下文，文件描述符表，优先，记账信息，线程都有自己独立的一份）

④数量限制

线程不是越多越好，如果线程太多，执行调度的开销就会很大（船上装不下这么多人）

⑤线程安全

同一个进程中的线程可能会相互干扰（抢夺资源），引起线程安全问题（一条船上抢东西吃）

⑥线程异常

同一个进程中的线程如果抛出异常，会影响到其它线程，可能会把整个进程中的所有线程都异常终止（一条船上的人，要死一起死）