线程的概念

11．1　线程的概念

线程是Java中重要的组成部分之一。一般来说，“程序”（Program）是保存在存储设备上的文件；“进程”（Process）是正在计算机中执行的程序；“线程”（Thread）是进程中某个单一顺序的控制流或者一条执行路径。在主流操作系统中，如Mac、Linux、Windows XP等，线程有时被称为轻量级进程（LightWeight Process，LWP），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，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行3种基本状态。在单个进程中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效地提高系统内多个程序间并发执行的程度，从而显著提高系统资源的利用率和吞吐量。

当前的通用操作系统大多采用多线程的概念，把线程视为基本执行单位，以便进一步提高系统的并发性，并把它视为现代操作系统的一个重要指标。对于多线程程序来说，一个进程中的多个相似工作线程共享资源，分别执行指令，例如，家用的自来水系统，所有的自来水龙头都连接居民小区的自来水系统，该系统就是一个共享的自来水资源，一个水龙头某个时刻只能满足一个用户需求，3个水龙头可以同时满足3个用户的需求，而它们都是共享居民小区的自来水资源，如图11－1所示。

在这里打开水龙头的用户就相当于计算机中正在执行的任务。通过这个例子，我们可以发现三点：

·线程是属于进程的，一个进程往往存在多个相似的线程；

·多线程可以改善任务等待执行的时间；

·当多个线程同时使用同一资源的时候，将会产生冲突。

图11－1　多线程示意图

又例如，在对1～1 000数值进行累加时，传统的方法将这1 000个数依次累计，如图11－2（a）所示，如果采用多线程，将累加过程分为10个线程分别计算，各线程累计100个数，最后再加各线程累计结果相加，如图11－2（b）所示。

图11－2　多线程与传统单线程示意图