进程和线程是操作系统调度程序执行的基础概念。Java 并发最终运行在操作系统线程之上，因此理解进程、线程、上下文切换和资源隔离非常重要。

1. 进程

进程是程序的一次运行实例。每个进程通常拥有独立的地址空间和系统资源。

进程 A
├─ 代码段
├─ 堆
├─ 栈
├─ 文件描述符
└─ 线程 A1 / A2

进程 B
├─ 独立地址空间
└─ 线程 B1 / B2

进程之间默认隔离，一个进程崩溃通常不会直接破坏另一个进程的内存。

2. 线程

线程是进程中的执行单元。同一个进程内的多个线程共享进程资源，但每个线程有自己的执行栈和程序计数器。

Java 进程
├─ 堆：所有线程共享
├─ 方法区/元空间：所有线程共享
├─ 文件句柄：进程级资源
├─ 线程 1：栈、程序计数器
├─ 线程 2：栈、程序计数器
└─ 线程 3：栈、程序计数器

共享带来高效协作，也带来线程安全问题。

3. 进程与线程对比

对比项	进程	线程
资源隔离	强	同进程内共享
创建成本	高	较低
切换成本	高	较低
通信方式	IPC、网络、文件、管道等	共享内存、锁、队列等
崩溃影响	通常影响自身进程	可能影响整个进程
Java 对应	JVM 进程	Java Thread

Java 中一个应用通常就是一个 JVM 进程，进程里包含多个 Java 线程和 JVM 自身后台线程。

4. 用户线程与守护线程

Java 线程分为用户线程和守护线程。

Thread thread = new Thread(task);
thread.setDaemon(true);
thread.start();

区别：

类型	说明
用户线程	JVM 会等待它执行结束
守护线程	JVM 不会因为它继续存活而阻止退出

典型守护线程：

• GC 相关线程。
• 监控或后台清理线程。

注意：守护线程不适合执行必须完成的业务任务，因为 JVM 退出时它可能被直接终止。

5. 上下文切换

CPU 在多个线程之间切换执行，需要保存和恢复线程上下文。

线程 A 运行
  │ 保存寄存器、程序计数器、栈状态
  ▼
线程 B 运行
  │ 保存/恢复上下文
  ▼
线程 A 继续运行

上下文切换成本包括：

• 调度器开销。
• CPU 缓存失效。
• 寄存器状态保存恢复。
• 线程从运行态切到阻塞态再恢复的延迟。

线程过多时，系统可能花大量时间调度线程，而不是执行业务代码。

6. 线程共享了什么

同一 JVM 进程内线程共享：

• 堆对象。
• 类元数据。
• 静态变量。
• 打开的文件和网络连接。
• 进程环境。

线程独有：

• Java 虚拟机栈。
• 本地方法栈。
• 程序计数器。
• ThreadLocal 中属于该线程的值。

共享资源访问不当会产生并发问题。

7. Java 线程与操作系统线程

现代 HotSpot JVM 中，Java 平台线程通常与操作系统线程一一对应。

Java Thread
    │
    ▼
OS Thread
    │
    ▼
CPU 调度

这意味着：

• 创建平台线程有操作系统成本。
• 阻塞平台线程会占用 OS 线程资源。
• 线程数量不能无限增加。

Java 21 引入的虚拟线程改变的是 Java 任务到平台线程的承载方式，虚拟线程数量可以远多于平台线程，但它仍然需要最终运行在平台线程上。

8. 多线程一定更快吗

不一定。

多线程更适合：

• 任务可以拆分。
• 子任务相互独立。
• 存在 IO 等待。
• 多核 CPU 可利用。

多线程可能更慢：

• 任务很小，线程调度成本超过收益。
• 共享数据竞争严重。
• 锁粒度过大。
• 下游资源成为瓶颈。
• 线程数量远超系统承载能力。

Tips 快问快答

Q：进程和线程最大的区别是什么？ A：进程是资源分配单位，线程是执行调度单位，同一进程内线程共享内存。

Q：线程共享堆吗？ A：同一 JVM 进程中的线程共享堆。

Q：每个线程都有自己的栈吗？ A：有。每个线程有自己的虚拟机栈、程序计数器等运行上下文。

Q：守护线程适合做核心业务吗？ A：不适合，JVM 退出时守护线程可能来不及完成任务。

Q：线程切换为什么有成本？ A：需要保存和恢复上下文，还可能导致 CPU 缓存失效。

Q：Java Thread 是不是操作系统线程？ A：平台线程通常对应操作系统线程；虚拟线程是更轻量的 Java 层线程。

Q：为什么线程太多会变慢？ A：上下文切换、锁竞争、内存占用和调度成本都会上升。

Q：多进程比多线程安全吗？ A：隔离性更强，但通信成本更高，不能简单说谁一定更好。