Java多线程开发系列之一：走进多线程

对编程语言的基础知识：分支、选择、循环、面向对象等基本概念理解后，我们需要对java高级编程有一定的学习，这里不可避免的要接触到多线程开发。

由于多线程开发整体的系统比较大，我会写一个系列的文章总结介绍 多线程开发的概念、使用、线程状态、同步、线程池。希望与大家共勉。

在第一部分，也就是本节我们先介绍下 什么是多线程程序、线程和进程又是什么，以及为什么要搞多线程。

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（一）什么是多线程程序

多线程听上去是非常专业的概念，其实非常简单，我们在日常生活中，经常的接触到多线程。

比如

（1）在工厂，工人努力工作，分工明确。一些工人准备生产资料（混凝土、钢筋、砖头），另外一些工人挖掘地基，还有些工人负责平常无聊的看管，后勤的保障（有点像守护进程，这个后面会专门讲到）。他们总体来说就是把一件事分成若干的工作，然后派不同的人去做，最后使工作得到完善的解决。（一个工人算一条线程）

（2）一个学生完成晚上写的作业，有语、数、外的作业。这名学生写了一半的语文作业后，有一道题不会做，先去完成数学作业，接着再完成英语作业，最后等到家长回来完成语文作业。（一门作业算一条线程）

主要是有这两种情况的多线程，

一种是上边有多个工人（多处理器），各个工人间的工作影响不大，不会因为其中一个工人的努力工作，而导致另外一个工作停歇。

另外一种就是下边的写作业形式（单处理器，只有一个人在做作业），虽然我们有多个作业需要在今天晚上完成（执行），但是某一个时刻我们只能做一件事，当遇到某种情况（例如不会做、或者心情不好）我们随意的切换到其他的科目，然后开始其他的工作，因为某些原因（如有人可以出现辅导），那么我们又可以切换回来，继续做一开始未完成的事情，直到所有的事情都解决完为止。这里要区分一下：写作业的例子看着有点像单线程模式的例子，实则不然，单线程只能按照某种既定的顺序，顺序完成事情，比如语文->外语->数学。遇到困难时（不会做），并不能因为某种原因，而随意的切换，只能苦苦等待。而多线程则可根据环境动态的转换，如他们之间的顺序如语文->外语->数学->语文->外语->外语->数学 这样。(防盗连接：本文首发自王若伊_恩赐解脱http://www.cnblogs.com/jilodream/ )

这种一次做多件事的情况就是多线程（包含短时间内快速的切换，形成一次做多件事的感觉），下面介绍进程和线程，从计算机的角度来谈谈编程中多线程的概念。

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（二）线程和进程又是什么

进程： 对于一个OS，如果有一个程序在内存中开始运行，我们就可以说这个运行的程序就是一个进程。这个进程拥有自己独立的功能，并且是OS调度和分配资源的一个独立单位。

对于进程有三个特点

（1）独立性：进程是系统中独立存在的一个实体，拥有自己的资源的，没有自身的允许的话，其他用户进程是不能访问他内部的。

（2）动态性：进程是有生命周期的，他是在OS中活动的一个指令集合。而程序只是一个静态的指令集合。

（3）并发性：在只有一个处理器时，多个进程间也可以并发执行，互相并不影响。（进程间相互轮换执行，如同同时进行一般）

线程：线程是进程执行单元，也可以说是一个轻量级的进程。就像OS中进程是独立的一样，进程中的各个线程也是独立的。每个线程都有自己独立的堆栈及其他资源。互相并不受影响。而进程（这些线程的拥有者）的所有系统资源，被它包含的所有线程所共有分享。

线程也是独立的，他并不知道当前进程中其他线程的存在，而当前线程是否被执行，则与进程类似，是抢占式的。当前进程抢到了OS的执行权，而进程中的某一条线程又抢到了，当前可执行的权利（其他线程和进程被挂起）。

多线程就是一个进程中，可以有多个并发执行的独立的任务，每一个任务可以说就是一个线程。

他们的关系：

一个OS下边可以有若干的进程（但是至少要有一个进程）。

每一个进程下边又有若干的线程（至少要有一条线程）。

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（三）为什么要搞多线程呢？

最最最核心的原因就是：提高工作效率，不要出现闲时等待，各个线程抢占式的工作。试想下，如果我们遇到什么问题，是应该一直苦苦等待（是什么都不做的等待）下去性能高呢，还是快速的切换到其他工作上去，我想在大部分的情况下都是快速抢占吧。（有时可能会出现，你刚刚切换，原来苦苦等待的事情刚刚结束。。。。这种碰巧的情况），举个实际点的例子，当我们查询某一个数据时，这个数据可能非常大，我们需要等待好久才能在页面上加载下来，此时倘若单线程苦苦等待时，我们的程序就是被挂死了（试想下没有响应的场景），直到过去了很久，页面才被激活，变成可用的状态。这期间我们什么事情也干不了（对该程序），这时的场景效率很低下，而且非常不友好。

　　倘若有很好的多线程支持的话，那么在加载数据、绘制图片时，我们还可以随意的切换程序，并不影响其他的操作，从而提高性能。于此同时，由于多线程共享父进程的其他所有资源，所以线程间可以很好的交流数据（数据共享和通信），并且新开辟的线程（新开辟的任务），OS并不会为该进程分配大量的资源（相对于为新开辟任务而创建新进程而言）。

总结一下有如下几个优点

1、线程间可以很好的共享内存资源，进程间是完全独立内存的，所以不方便。（前文中提到线程间是相互独立的，除非一进程允许，否则其他的进程是不允许直接访问它地址的）

2、系统创建新线程的开销，新创建进程的开销要小的多，因此可大大降低多并发的代价。

3、在编码时，我们可以通过类库和代码很好的管理各个线程，而不是直接通过操作系统来指挥当前执行的进程。从而大大的方便了我们可以处理并发任务的执行。