Java线程与进程基础教程

资源摘要信息:"线程与进程的理论知识入门" 知识点一：进程的定义与特征 进程是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。每个进程都有自己的独立内存空间，不同进程之间的内存是相互独立的。进程的特征主要包含以下几个方面： 1. 动态性：进程是程序的执行过程，具有一定的生命周期，它会经历创建、就绪、运行、等待和终止等状态。 2. 并发性：多个进程可以同时存在并执行，它们在宏观上是并行的，但微观上可能是交替运行的。 3. 独立性：进程间彼此独立，拥有各自独立的地址空间和系统资源。 4. 结构性：进程由代码段、数据段和进程控制块(PCB)组成，代码段包含程序代码，数据段包含程序运行时产生的变量和数据，进程控制块则包含进程的状态、程序计数器等信息。 知识点二：线程的定义与特征 线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。线程可以与同进程内的其他线程共享进程所拥有的资源，线程的特征包括： 1. 轻量级：线程比进程更轻量级，创建和销毁线程所消耗的资源要远小于进程。 2. 共享性：同一进程内的线程之间可以共享进程资源，如内存地址空间和文件等。 3. 独立性：线程拥有自己的栈和局部变量，这使得线程之间在执行过程中相对独立。 4. 灵活性：线程的切换不需要改变内存映像，线程切换比进程切换快得多。 知识点三：进程与线程的区别 进程和线程在操作系统中都用于实现并发执行，但它们之间存在明显的区别： 1. 资源分配：进程拥有独立的地址空间，而线程共享进程的地址空间。 2. 独立性：进程之间的独立性更强，而线程之间的独立性较弱。 3. 调度：线程作为调度和分派的基本单位，进程调度的代价要高于线程。 4. 并发性：线程的并发性比进程高，因为创建和切换线程的开销远小于进程。 5. 系统开销：进程拥有更多的系统资源，因此系统开销大；线程需要的资源较少，系统开销小。 知识点四：多线程编程 多线程编程是Java编程中的一个重要内容，Java通过java.lang.Thread类和java.util.concurrent包提供了对线程的支持。 1. 继承Thread类：创建一个新的Thread子类，并重写run方法，然后创建实例并调用start方法启动线程。 2. 实现Runnable接口：实现Runnable接口，并重写run方法，然后将此Runnable实例作为参数传递给Thread对象，再调用start方法启动线程。 3. 线程同步：为了防止线程在访问共享资源时发生冲突，需要使用同步机制，如synchronized关键字或锁。 知识点五：线程池的应用 在Java中，线程池是一种基于池化思想管理线程的工具。通过复用已创建的线程，可以有效控制资源消耗和管理线程执行，提升系统性能。 1. 线程池优势：复用线程、控制最大并发数、管理线程生命周期、减少资源消耗、提高响应速度。 2. 线程池组成：线程池主要由一个阻塞队列、多个工作线程和一个任务调度器组成。 3. Java中的线程池：Java通过Executor框架提供了线程池的实现，主要有ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor两种类型。 知识点六：Java中的并发工具类 除了synchronized关键字和线程池之外，Java并发包中还包含许多其他工具类，用于帮助开发人员编写高并发程序。 1. 并发集合：如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等，它们是线程安全的集合类，适合多线程环境。 2. 锁类：如ReentrantLock、ReadWriteLock等，提供比synchronized更为灵活和强大的锁控制机制。 3. 原子变量：如AtomicInteger、AtomicReference等，利用底层硬件的原子操作，保证操作的原子性。 4. 信号量：如Semaphore类，用于控制同时访问特定资源的线程数量。 5. CountDownLatch和CyclicBarrier：用于线程间的同步等待，一个用于一次性等待，另一个可循环使用。 通过这些知识点的介绍，可以为初学者提供一个关于线程与进程理论知识的全面入门指南。对于学习Java等编程语言的并发编程，这些概念和工具类是基础且至关重要的。