展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > java中进程的详细解析(含实例代码)

java中进程的详细解析(含实例代码)

操作系统通过进程控制块(PCB)描述和组织进程,利用分时复用实现并发执行。进程是资源分配的基本单位,线程是轻量级进程,共享进程资源,创建销毁开销小,但过多线程会增加上下文切换开销,且未捕获异常会导致整个进程终止。

本文目录

    一、操作系统

    操作系统是计算机中的一个重要软件。

    ja va中进程的详细解析(含实例代码)

    说到操作系统,它本质上是一个搞管理的软件。管什么呢?管各种硬件设备,同时给应用程序提供一个稳定的运行环境——即便某个程序崩溃了,也不会影响其他程序继续执行。这才是操作系统最核心的价值所在。

    操作系统中一个非常重要的概念:进程。

    简单来说,运行起来的程序就叫进程。站在操作系统的角度,怎么管理这些进程呢?无非两步:第一步,先描述——用结构体把进程的核心属性都记录下来,这个结构体就是进程控制块(PCB),它非常大,属性非常多。第二步,再把多个进程组织起来——比如Linux操作系统就用链表的方式,把每个PCB串在一起。这样一来,整个管理体系就通顺了。

    别忘了,操作系统本身也是一个软件,也是由一系列指令构成的。启动时,CPU依次执行操作系统上的指令(引导操作系统起来)。所有的软件本质上都得靠CPU来执行,而CPU具体执行哪些指令,一定程度上受操作系统的影响。

    另外,进程在运行过程中,经常需要和硬盘打交道。硬盘上的数据都是以文件的形式组织的,进程读写文件时就得先打开文件。每个打开的文件相关信息都保存在文件描述符中,每一项对应一份打开的文件。有意思的是,操作系统会把很多资源抽象成文件来表示——比如网卡,操作系统管理网卡时,也是当作“文件”一样来管理的。

    二、进程的运行

    进程的运行自然离不开硬盘、网卡等硬件设备,但执行指令的核心还是CPU。

    进程是操作系统中负责分配CPU的基本单位。这里有一个关键机制叫分时复用:把一个单位时间切成很多份,分别执行不同进程的指令——第一份执行进程1,第二份执行进程2……因为CPU运行速度极快,人眼根本察觉不到切换,看起来就像同时执行一样。

    • 如果多个进程在一个CPU核心上轮流执行,这叫“并发执行”。
    • 如果多个进程在多个CPU核心上同时执行,这叫“并行执行”。

    进程的状态也很有讲究。常见的有:新建(New)、可运行(RUNNABLE)、阻塞(BLOCKED)、等待(WAITING)、超时等待(TIMED_WAITING)、终止(TERMINATED)。其中两个典型状态是:就绪状态——随时可以到CPU上执行;阻塞状态——当前不适合到CPU上执行。

    进程还有优先级,这是为了保证需要大量CPU资源的进程能正常执行。此外,因为存在进程调度,一个进程执行一会就得让出CPU,所以需要保存上次执行的“上下文”——包括CPU寄存器中记录的中间状态。这些信息会被存放在内存中的PCB里,恢复时再把PCB中保存的属性填回寄存器。

    最后还有记账信息,其实就是统计功能——统计每个进程在CPU上运行了多久。如果发现某个进程很久没吃到CPU资源,系统就会给它资源倾斜,防止它饿死。

    三、多线程

    进程整体是一个比较“重”的概念,创建和销毁进程的开销都很大。为了解决这个问题,引入了线程——也就是轻量级进程,创建和销毁的开销小得多。

    每个进程都相当于一个要执行的任务,每个线程也是一个要执行的任务。进程包含线程,每个进程里至少有一个或多个线程。进程是操作系统资源分配的基本单位,进程内部所包含的多个线程之间,会共享内存资源、硬盘资源和网络带宽。

    进程创建时需要申请资源,销毁时释放资源——这属于重量级操作,代价大、耗时长。但对于线程来说,只有第一个线程创建时(和进程一起创建)会申请资源,后续再创建线程就不再手动申请资源了。只有当所有线程都销毁(即进程销毁)时,资源才会被释放。换句话说,资源在进程创建时就一次性分配好了,后续线程的创建和销毁都在这一层进行,只有进程被销毁,这些资源才会被回收。

    关于线程的调度,是随机的,我们的程序感知不到,也干预不了。

    那怎么提高效率?

    引入更多线程确实能提升效率,但资源就那么多。引入过多线程时,上下文切换的开销会随之增长,调度开销反而会拖累程序性能。更要命的是,如果一个线程抛出异常且没有被捕获,会直接带走整个进程,所有线程都无法继续运行。所以,多线程并不是越多越好,需要权衡。

    下面看两种常见的线程创建方式:

    • 继承Thread,重写run方法
    class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("hello");
            try{
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // throw new RuntimeException(e); // 处理异常的手段:抛出异常,导致程序异常终止
                break;
            }
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Thread t = new MyThread();
            t.start(); // 开启线程
        }
    }
    

    其中 Thread.sleep() 会让线程休眠。注意:Thread.sleep(0) 不是休眠0毫秒,而是让当前线程主动放弃CPU资源,给别的线程用。另外,在 run() 方法内,Thread.sleep() 会抛出 InterruptedException,但无法用 throws 声明,只能使用 try{} catch{} 来捕获。

    • 每个线程调度的顺序是随机的,无法预测——也就是“抢占式执行”。

    创建线程的另一种方法:

    1. 继承 Thread,重写 run
    2. 实现 Runnable 接口,重写 run

    看个例子:

    class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("我自己的 Runnable 的 run 方法");
        }
    }
    public class Deano01 {
        public static void main(String[] args) {
            Runnable r1 = new MyRunnable();
            Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
            Thread t2 = new Thread(r1);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }
    
    class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("我自己的 Thread 的 run 方法");
        }
    }
    public class Deano01 {
        public static void main(String[] args) {
            // 1. 自己实现一个自己的Thread类
            Thread t = new MyThread();
            t.start();
            // 2. 使用 lambda 表达式
            Thread t1 = new Thread(() -> {
                System.out.println("我自己的 Thread 的 run 方法");
            });
        }
    }
    

    Runnable 接口里只有一个无参返回值的 run 方法,所以可以用 lambda 表达式直接写 () -> { 要执行的代码 },括号里没有参数。

    总结

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Postman macOS版
    Postman macOS版

    Postman是一套面向API全生命周期的开发与测试平台,可在Mac上发送和调试多种协议请求,管理集合、环境及认证信息,并完成脚本测试、模拟服务、监控、文档发布和团队协作。它适合开发、测试及运维人员使用,提供个人免费方案。

    Docker Desktop macOS版
    Docker Desktop macOS版

    Docker Desktop 是 Docker 官方为 Mac 提供的容器开发环境,集成 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build、Kubernetes 与图形化管理界面。

    Android Studio macOS版
    Android Studio macOS版

    Android Studio 是 Google 面向安卓应用开发提供的官方集成开发环境,基于 IntelliJ IDEA 构建。它整合智能代码编辑、Gradle 构建、界面预览、设备模拟、性能分析、调试测试及 APK 分析等工具。

    Xcode macOS版
    Xcode macOS版

    Xcode 是苹果面向 Mac 提供的官方集成开发环境,将代码编辑、项目构建、SwiftUI 实时预览、设备模拟、自动化测试、断点调试、性能分析和应用分发整合在同一套工作流中,适合开发与维护 iPhone、iPad、Mac、Apple Wa

    JetBrains WebStorm macOS版
    JetBrains WebStorm macOS版

    JetBrains WebStorm 是面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术的专业集成开发环境,可智能理解项目结构,提供代码补全、重构、错误检查、运行调试、测试及 Git 工具。

    PhpStorm macOS版
    PhpStorm macOS版

    PhpStorm 是 JetBrains 推出的专业 PHP 集成开发环境,可在 Mac 上完成代码编写、智能检查、重构、调试、测试和数据库管理。它支持主流 PHP 框架、Composer、Git、Docker 与远程解释器。

    JetBrains PyCharm macOS版
    JetBrains PyCharm macOS版

    JetBrains PyCharm 是面向 Python 开发者的集成开发环境,提供智能补全、代码检查、重构、调试、测试、版本控制及虚拟环境管理功能。Mac 版兼容 Intel 与 Apple 芯片,核心功能可免费使用。

    JetBrains IntelliJ IDEA macOS版
    JetBrains IntelliJ IDEA macOS版

    IntelliJ IDEA 是 JetBrains 推出的专业集成开发环境,重点服务于 Java、Kotlin 与 JVM 项目开发。软件集成代码补全、静态检查、重构、调试、测试、版本控制及构建工具,并可借助插件扩展语言和框架支持。

    Visual Studio Code macOS版
    Visual Studio Code macOS版

    Visual Studio Code 是微软提供的免费代码编辑器,支持 macOS,并为 Intel 与 Apple 芯片 Mac 提供适配版本。软件集代码编辑、调试、Git 源代码管理、集成终端和扩展市场于一体。

    REAPER macOS版
    REAPER macOS版

    REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

    Adobe Audition macOS版
    Adobe Audition macOS版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

    Pro Tools macOS版
    Pro Tools macOS版

    Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站,覆盖多轨录音、无损剪辑、MIDI 编曲、插件处理、自动化混音及声音与画面同步等工作。它拥有 Intro、Artist、Studio 和 Ultimate 等方案。

    WINDOWS 更多
    PixPix 网页版
    PixPix 网页版

    PixPix 是面向品牌、卖家和内容团队的在线 AI 图片视频创作平台,提供图视频 Agent、无限画布、图片生成、视频生成、自然语言编辑及商品套图、产品精修和带货视频等电商工具。

    Postman Windows版
    Postman Windows版

    Postman 是面向 API 全生命周期的开发与协作平台。Windows 桌面版可用于构建和发送 HTTP、GraphQL、gRPC、WebSocket、MQTT 等请求,并提供环境变量、集合、脚本测试、模拟服务、监控、文档及团队工作区等

    Docker Desktop Windows版
    Docker Desktop Windows版

    Docker Desktop 为 Windows 开发者提供集成式容器环境,内置 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build 与 Kubernetes 等组件,可在本机完成镜像构建、容器运行、日志查看和资源管理。

    Android Studio Windows版
    Android Studio Windows版

    Android Studio 是 Google 面向 Android 应用开发提供的官方集成开发环境,以 IntelliJ IDEA 为基础,集成智能代码编辑、Gradle 构建、设备模拟、界面预览、调试测试及性能分析工具,

    JetBrains WebStorm Windows版
    JetBrains WebStorm Windows版

    WebStorm 是 JetBrains 面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术打造的集成开发环境。它提供项目级代码分析、智能补全、安全重构、导航搜索,并集成调试、测试、终端、Git 与常用前端工具,

    JetBrains PhpStorm Windows版
    JetBrains PhpStorm Windows版

    PhpStorm 是 JetBrains 面向 PHP 与现代 Web 开发打造的专业集成开发环境,提供代码补全、静态检查、重构、调试、测试、数据库、版本控制及前端语言支持。Windows 用户可直接下载安装程序,

    JetBrains PyCharm Windows版
    JetBrains PyCharm Windows版

    PyCharm 是 JetBrains 推出的 Python 集成开发环境,提供智能代码补全、错误检查、重构、调试、测试、Git、终端及 Jupyter Notebook 支持。统一版安装后可体验 30 天 Pro 功能,

    JetBrains IntelliJ IDEA Windows版
    JetBrains IntelliJ IDEA Windows版

    JetBrains IntelliJ IDEA 是以 Java、Kotlin 和 JVM 项目为核心的专业集成开发环境,提供智能补全、代码检查、安全重构、调试、测试、版本控制及构建工具集成。统一发行版的核心功能可免费用于商业和非商业项目,

    Visual Studio Code Windows版
    Visual Studio Code Windows版

    Visual Studio Code 是微软推出的免费代码编辑器,Windows 版集成智能补全、代码导航、调试、终端和版本控制,并可通过扩展添加语言、格式化及远程开发能力。它启动较快、配置灵活,

    REAPER Windows版
    REAPER Windows版

    REAPER 是 Cockos 推出的数字音频工作站,适用于录音、MIDI 编曲、音频编辑、混音、母带制作及声音设计。软件安装包小巧,支持多轨录制、灵活路由、自动化、第三方插件和脚本扩展,并提供完整功能的 60 天免费评估期。

    Adobe Audition Windows版
    Adobe Audition Windows版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、广播与音乐制作的专业音频工作站,提供波形编辑、多轨混音、频谱分析、录音、降噪修复和效果处理等功能。Windows 版通过 Adobe Creative Cloud 安装和管理,

    Pro Tools Windows版
    Pro Tools Windows版

    Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站,提供多轨录音、音频剪辑、MIDI编曲、插件处理、自动化混音及影视声音制作能力。它适合音乐人、录音师、制作人和音频后期团队使用,并提供免费入门版、订阅方案及永久授权选择。