一. 什么是線(xiàn)程和進(jìn)程?
1. 進(jìn)程
一個(gè)在內(nèi)存中運(yùn)行的應(yīng)用程序。每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的一塊內(nèi)存空間,一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線(xiàn)程,比如在Windows系統(tǒng)中,一個(gè)運(yùn)行的xx.exe就是一個(gè)進(jìn)程。
2. 線(xiàn)程
進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行任務(wù)(控制單元),負(fù)責(zé)當(dāng)前進(jìn)程中程序的執(zhí)行。一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線(xiàn)程,一個(gè)進(jìn)程可以運(yùn)行多個(gè)線(xiàn)程,多個(gè)線(xiàn)程可共享數(shù)據(jù)。
二. 進(jìn)程與線(xiàn)程的區(qū)別
線(xiàn)程具有許多傳統(tǒng)進(jìn)程所具有的特征,故又稱(chēng)為輕型進(jìn)程(Light—Weight Process)或進(jìn)程元。
而把傳統(tǒng)的進(jìn)程稱(chēng)為重型進(jìn)程(Heavy—Weight Process),它相當(dāng)于只有一個(gè)線(xiàn)程的任務(wù)。在引入了線(xiàn)程的操作系統(tǒng)中,通常一個(gè)進(jìn)程都有若干個(gè)線(xiàn)程,至少包含一個(gè)線(xiàn)程。
1. 根本區(qū)別:進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位,而線(xiàn)程是處理器任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位。
2. 資源開(kāi)銷(xiāo):每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的代碼和數(shù)據(jù)空間(程序上下文),程序之間的切換會(huì)有較大的開(kāi)銷(xiāo);線(xiàn)程可以看做輕量級(jí)的進(jìn)程,同一類(lèi)線(xiàn)程共享代碼和數(shù)據(jù)空間,每個(gè)線(xiàn)程都有自己獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器(PC),線(xiàn)程之間切換的開(kāi)銷(xiāo)小。
3. 包含關(guān)系:如果一個(gè)進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)線(xiàn)程,則執(zhí)行過(guò)程不是一條線(xiàn)的,而是多條線(xiàn)(線(xiàn)程)共同完成的;線(xiàn)程是進(jìn)程的一部分,所以線(xiàn)程也被稱(chēng)為輕權(quán)進(jìn)程或者輕量級(jí)進(jìn)程。
4. 內(nèi)存分配:同一進(jìn)程的線(xiàn)程共享本進(jìn)程的地址空間和資源,而進(jìn)程之間的地址空間和資源是相互獨(dú)立的。
5. 影響關(guān)系:一個(gè)進(jìn)程崩潰后,在保護(hù)模式下不會(huì)對(duì)其他進(jìn)程產(chǎn)生影響,但是一個(gè)線(xiàn)程崩潰整個(gè)進(jìn)程都死掉。所以多進(jìn)程要比多線(xiàn)程健壯。
6. 執(zhí)行過(guò)程:每個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程有程序運(yùn)行的入口、順序執(zhí)行序列和程序出口。但是線(xiàn)程不能獨(dú)立執(zhí)行,必須依存在應(yīng)用程序中,由應(yīng)用程序提供多個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行控制,兩者均可并發(fā)執(zhí)行。
三. 什么是上下文切換?
多線(xiàn)程編程中一般線(xiàn)程的個(gè)數(shù)都大于CPU核心的個(gè)數(shù),而一個(gè)CPU核心在任意時(shí)刻只能被一個(gè)線(xiàn)程使用,為了讓這些線(xiàn)程都能得到有效執(zhí)行,CPU采取的策略是為每個(gè)線(xiàn)程分配時(shí)間片并輪轉(zhuǎn)的形式。
當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程的時(shí)間片用完的時(shí)候就會(huì)重新處于就緒狀態(tài)讓給其他線(xiàn)程使用,這個(gè)過(guò)程就屬于一次上下文切換。
概括來(lái)說(shuō)就是: 當(dāng)前任務(wù)在執(zhí)行完CPU時(shí)間片切換到另一個(gè)任務(wù)之前會(huì)先保存自己的狀態(tài),以便下次再切換回這個(gè)任務(wù)時(shí),可以再加載這個(gè)任務(wù)的狀態(tài)。
任務(wù)從保存到再加載的過(guò)程就是一次上下文切換。 上下文切換通常是計(jì)算密集型的。也就是說(shuō),它需要相當(dāng)可觀(guān)的處理器時(shí)間,在每秒幾十上百次的切換中,每次切換都需要納秒量級(jí)的時(shí)間。
所以,上下文切換對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)意味著消耗大量的CPU時(shí)間,事實(shí)上,可能是操作系統(tǒng)中時(shí)間消耗最大的操作。 Linux 相比與其他操作系統(tǒng)(包括其他類(lèi) Unix 系統(tǒng))有很多的優(yōu)點(diǎn),其中有一項(xiàng)就是,其上下文切換和模式切換的時(shí)間消耗非常少。
四. 守護(hù)線(xiàn)程和用戶(hù)線(xiàn)程有什么區(qū)別呢?
1. 守護(hù)線(xiàn)程和用戶(hù)線(xiàn)程
用戶(hù) (User) 線(xiàn)程:運(yùn)行在前臺(tái),執(zhí)行具體的任務(wù),如程序的主線(xiàn)程、連接網(wǎng)絡(luò)的子線(xiàn)程等都是用戶(hù)線(xiàn)程。
守護(hù) (Daemon) 線(xiàn)程:運(yùn)行在后臺(tái),為其他前臺(tái)線(xiàn)程服務(wù)。也可以說(shuō)守護(hù)線(xiàn)程是JVM中非守護(hù)線(xiàn)程的 “傭人”。一旦所有用戶(hù)線(xiàn)程都結(jié)束運(yùn)行,守護(hù)線(xiàn)程會(huì)隨JVM一起結(jié)束工作main函數(shù)所在的線(xiàn)程就是一個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程啊,main函數(shù)啟動(dòng)的同時(shí)在JVM內(nèi)部同時(shí)還啟動(dòng)了好多守護(hù)線(xiàn)程,比如垃圾回收線(xiàn)程。 比較明顯的區(qū)別之一是用戶(hù)線(xiàn)程結(jié)束,JVM退出,不管這個(gè)時(shí)候有沒(méi)有守護(hù)線(xiàn)程運(yùn)行。而守護(hù)線(xiàn)程不會(huì)影響JVM的退出。
2. 注意事項(xiàng)
setDaemon(true)必須在start()方法前執(zhí)行,否則會(huì)拋出IllegalThreadStateException異常 在守護(hù)線(xiàn)程中產(chǎn)生的新線(xiàn)程也是守護(hù)線(xiàn)程,不是所有的任務(wù)都可以分配給守護(hù)線(xiàn)程來(lái)執(zhí)行,比如讀寫(xiě)操作或者計(jì)算邏輯守護(hù) (Daemon) 線(xiàn)程中不能依靠finally塊的內(nèi)容來(lái)確保執(zhí)行關(guān)閉或清理資源的邏輯。因?yàn)槲覀兩厦嬉舱f(shuō)過(guò)了一旦所有用戶(hù)線(xiàn)程都結(jié)束運(yùn)行,守護(hù)線(xiàn)程會(huì)隨JVM一起結(jié)束工作,所以守護(hù) (Daemon) 線(xiàn)程中的finally語(yǔ)句塊可能無(wú)法被執(zhí)行。
五. 如何在Windows和Linux上查找哪個(gè)線(xiàn)程cpu利用率最高?
windows上面用任務(wù)管理器看,linux下可以用 top 這個(gè)工具看。
1. 找出cpu耗用厲害的進(jìn)程pid, 終端執(zhí)行top命令,然后按下shift+p查找出cpu利用最厲害的pid號(hào);
2. 根據(jù)上面步拿到的pid號(hào),top -H -p pid 。然后按下shift+p,查找出cpu利用率最厲害的線(xiàn)程號(hào),比如top -H -p 1328;
3. 將獲取到的線(xiàn)程號(hào)轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制,去百度轉(zhuǎn)換一下就行;
4. 使用jstack工具將進(jìn)程信息打印輸出,jstack pid號(hào) > /tmp/t.dat,比如jstack 31365 > /tmp/t.dat ;
5. 編輯/tmp/t.dat文件,查找線(xiàn)程號(hào)對(duì)應(yīng)的信息。