Java学习 -------进程、线程、协程

        进程、线程、协程是java开发中极为重要的要素，其中，进程是操作系统资源分配和调度的基本单位，每个进程都有独立的内存空间（代码段、数据段、堆栈等）。进程间通信需要通过特定的IPC机制（如管道、消息队列、共享内存等）。其特点如下：

        （1）独立性：一个进程崩溃不会影响其他进程

        （2）资源开销大：创建和销毁进程需要较大系统开销

        （3）通信复杂：进程间通信需要特殊机制

        （4）并发性：多个进程可以并发执行（单核CPU通过时间片轮转实现）

        一个进程通常包含5个部分：

        （1）代码段：存储可执行指令，通常是只读的
（2）数据段 ： 存储全局变量和静态变量
（3）堆：动态分配的内存区域
（4） 栈：存储局部变量、函数调用信息等
（5） 进程控制块：操作系统维护的进程元数据（进程状态、寄存器值、PID等）

        其生命周期包含创建，就绪，运行，阻塞，终止5个周期：

        而线程则是CPU调度的基本单位，属于同一进程的多个线程共享进程的内存空间。线程比进程更轻量级，创建和切换开销更小。其主要特点如下：

        （1）共享内存：同一进程的线程共享堆内存，但有自己的栈

        （2）开销较小：创建和切换比进程快

        （3）需要同步：共享数据需要同步机制保证线程安全

        （4）并发执行：在多核CPU上可以真正并行运行

        相较于进程，线程的生命周期更多，分为：

               新建：线程被创建但尚未启动

               可运行：线程正在JVM中执行或等待CPU时间片

               阻塞：线程等待监视器锁（synchronized）

               等待：线程无限期等待其他线程执行特定操作

               定时等待：线程在指定时间内等待

               终止：线程已执行完毕

        最后是协程，协程是用户态的轻量级线程，由程序员在用户空间控制调度，不依赖操作系统内核。Java通过Project Loom的虚拟线程支持协程。其主要特点如下：

        （1）极轻量级：创建百万级协程不是问题

        （2）无阻塞：协程切换由程序控制，不涉及内核态切换

        （3）高并发：适合IO密集型任务

        （4）同步编码，异步执行：用看似同步的代码实现异步操作

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
//进程演示
public class ProcessDemo {public static void main(String[] args) {try {// 创建一个 ProcessBuilder 对象，用于启动外部进程ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("ping", "www.baidu.com");// 启动进程并返回 Process 对象Process process = processBuilder.start();// 获取进程的输入流，用于读取进程输出的信息BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));// 逐行读取进程输出并打印到控制台String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.out.println(line);  // 打印输出}// 等待进程执行完毕，并返回进程的退出码int exitCode = process.waitFor();System.out.println("进程退出码：" + exitCode);  // 打印退出码} catch (Exception e) {// 捕获并处理可能的异常e.printStackTrace();}}
}

// 线程演示案例
public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个 Runnable 接口的匿名实现Runnable task = new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 线程执行的任务for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("线程执行中，i = " + i);try {// 使当前线程休眠 1 秒钟Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// 捕获异常，输出错误信息e.printStackTrace();}}}};// 创建一个 Thread 对象并传入 Runnable 任务Thread thread = new Thread(task);// 启动线程thread.start();// 主线程也可以执行一些任务for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("主线程执行中，i = " + i);try {// 主线程休眠 1 秒钟Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// 捕获异常，输出错误信息e.printStackTrace();}}}
}

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
//协程演示案例
public class CoroutineDemo {public static void main(String[] args) {// 模拟协程执行的任务1CompletableFuture<Void> task1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {try {System.out.println("协程任务1开始执行...");Thread.sleep(1000);  // 模拟任务耗时1秒System.out.println("协程任务1执行完成");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 模拟协程执行的任务2CompletableFuture<Void> task2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {try {System.out.println("协程任务2开始执行...");Thread.sleep(500);  // 模拟任务耗时0.5秒System.out.println("协程任务2执行完成");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});// 使用 `join()` 方法等待任务完成，类似于协程的等待机制task1.join();task2.join();System.out.println("所有协程任务完成");}
}