Java 多线程开发系列 1：操作系统进程与线程

要想深入理解和掌握多线程开发，必须先懂得操作系统中的进程和线程，因为无论你使用那种语言，都是跑在操作系统之上的应用，最终都需要借助操作系统的进程和线程完成工作。

操作系统进程

可以从静态和动态两个角度来理解什么叫进程。

从静态的角度，进程是：

1. 具有独立功能的程序代码。比如一个 APP 程序，或者一个 APP 内独立的子程序。

2. 是操作系统进行资源分配的基本单位，也是基本的执行单元。进程是一个实体，它有自己独立的资源，包括用于存储代码的文本区、存储本地变量和指令的栈内存和运行时数据的堆内存、文件句柄、寄存器等。

3. 是线程的容器。现代操作系统调度基本都是基于线程设计，而线程是包含在进程中的，一个进程可以拥有多个线程。

从运行时动态的角度，进程是一个独立功能的程序在某个数据集上的一次运行活动。我们平常讲的进程（个人觉得这个翻译太传神！），更多是指其动态的定义。一个操作系统进程的典型活动描述如下：

1. 从硬盘读取一个文件到内存（用到硬盘 IO、文件句柄）

2. 在内存中进行处理（用到栈内存、堆内存、CPU、寄存器）

3. 发送到网络（用到网络 IO）

在历史上，操作系统曾经都是基于进程来调度的，但后来因为进程的设计过重，系统每次切换进程上下文都需要进行大量的资源备份和恢复，因此出现了线程的概念。

操作系统线程

同样可以从静态和动态的角度来理解线程。

从静态的角度，线程是：

1. 一段代码，这段代码是进程程序代码的一部分。可以很长，也可以很短。

2. 操作系统调度的基本单位。进程是操作系统资源分配的基本单位，线程是操作系统调度的基本单位。进程和线程的结合，巧妙的实现了成员运行时资源独立和调度灵活的平衡。

从动态的角度理解，一条线程是进程中一个单一顺序的控制流。一个进程可以包含多个线程，这些线程可以同时运行。所有线程共享父进程中的所有资源，比如虚拟地址空间、文件描述符、信号量等，但有自己独立的调用栈、寄存器和自己的本地存储。硬币有两面，线程共享父进程的资源带来了调度灵活的便利，也带来了共享的竞争烦恼。理解这一点，会给我们后来理解 java 平台生态中各种多线程编程的设计思路带来很大的帮助。

总结

本文介绍了操作系统中进程和线程的基本概念，理解这些概念是后来我们理解 Java 多线程各种设计的基础。

本文的重点内容概括如下：

1. 进程是操作系统资源分配的基本单元，线程是操作系统调度的基本单元；

2. 进程和线程的设计，体现了操作系统对于资源管理和调度管理的巧妙平衡；

3. 线程是进程的一部分，一个进程可以包括多个线程，这些线程共享父进程的资源，共享资源带来了调度的灵活性，也带来了资源竞争的烦恼。