java 线程 操作系统线程, 进程

在Java并发编程中，进程、线程和协程是三种不同的并发执行单元，它们各自具有不同的特点和应用场景。以下是对这三种并发执行单元的详细介绍：

进程

定义与概念：进程是程序在执行过程中分配的基本单位，是程序的一次动态执行过程。每个进程都有独立的内存空间和系统资源。

状态：

- 新建（New）：进程正在被创建，但尚未准备好执行。

- 就绪（Ready）：进程已经准备好执行，等待CPU资源。

- 运行（Running）：进程正在CPU上执行。

- 阻塞（Blocked）：进程因为等待某个事件（如I/O操作完成、信号量）而无法执行。

生命周期管理：进程的创建、调度、执行和终止都由操作系统负责管理。

线程

定义与概念：线程是进程中的一个执行路径或执行单元，是CPU调度的最小单位。线程共享进程的资源，因此线程间通信相对简单且高效。

状态：

- 新建（New）：线程正在被创建，但尚未启动。

- 就绪（Ready）：线程已经准备好执行，等待CPU资源。

- 运行（Running）：线程正在CPU上执行。

- 阻塞（Blocked）：线程因为等待某个事件（如I/O操作完成、信号量）而无法执行。

- 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。

生命周期管理：线程的创建、启动、暂停、恢复和终止都由Java虚拟机（JVM）负责管理。

协程

定义与概念：协程是一种用户态的轻量级线程，其调度和切换完全由用户控制。协程不是由操作系统内核管理，而是由程序所控制，适合处理大量的I/O密集型任务。

状态：

- 新建（New）：协程正在被创建，但尚未启动。

- 就绪（Ready）：协程已经准备好执行，等待CPU资源。

- 运行（Running）：协程正在执行。

- 暂停（Suspended）：协程因为某些原因而暂停执行。

- 终止（Terminated）：协程执行完毕或被强制终止。

生命周期管理：协程的创建、启动、暂停、恢复和终止都由用户通过代码控制。

进程、线程、协程对比

| 特性 | 进程 | 线程 | 协程 |

| :--: | :--: | :--: | :--: |

| 资源开销 | 较高 | 较低 | 最低 |

| 上下文切换 | 较高 | 较低 | 最低 |

| 并行与并发 | 支持并行和并发 | 支持并发 | 支持并发 |

| 隔离性 | 较高 | 较低 | 较低 |

| 编程复杂度 | 较高 | 较低 | 最低 |

Java 21 新特性

1. 虚拟线程：通过 Project Loom 实现，虚拟线程是一种轻量级线程，能够在单个操作系统线程上运行大量虚拟线程，减少线程切换开销。

2. 结构化并发：通过将并发任务组织为结构化单元来管理任务的生命周期，降低错误和死锁的风险。

3. 改进的 ForkJoinPool：优化了任务分发和窃取机制，以及任务调度算法，提高处理大量任务的效率。

4. 改进的 CompletableFuture：增强了异步任务处理的灵活性，包括改善了异常处理机制和增加了新的组合操作方法。

这些新特性使得编写高效的并发代码更加简单，并提高了Java并发编程的性能和安全性。