Java 中的多线程、多任务处理和多进程处理的区别

2025年7月2日 | 阅读 7 分钟

在 Java 中开发应用程序或在一般现代计算机系统中工作时，我们经常会遇到诸如多任务处理、多线程和多进程处理之类的术语。尽管它们都涉及同时处理多个操作，但它们的工作方式不同，并且服务于不同的目的。

多线程

多线程发生在单个程序或进程内部。它通过创建多个执行线程来使程序能够同时执行多个操作。每个线程独立运行，但共享相同的内存空间。在 Java 中，多线程是一项核心功能，通常用于提高程序性能，尤其是在可以并行运行的任务中，例如在后台处理数据的同时更新用户界面。Java 通过提供 Thread 类和 Runnable 接口来定义和管理线程，使这一过程变得容易。

Difference Between Multithreading, Multitasking, and Multiprocessing in Java

多线程示例

一个同时执行多个任务的程序，例如一个同时处理多个请求的 Web 服务器。每个请求由一个单独的线程处理，从而使服务器能够同时响应各种请求。

要了解更多Java 中的多线程

多线程的优点

更快的任务完成：多线程允许单个程序将工作分解成更小的部分并并发执行它们，从而加快操作速度。
高效的资源利用：由于线程共享内存，多线程避免了创建单独进程的开销，从而节省了系统资源。
响应式应用程序：程序可以处理后台任务（如文件保存或网络请求），同时仍然平滑地响应用户输入。

示例：Java 中的多线程

示例

// Custom thread class by extending Thread
class MyThread extends Thread {
    private String name;
public MyThread(String name) {
        this.name = name;
    }
@Override
    public void run() {
        // Code that runs in the thread
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(name + " is running: " + i);
            try {
                Thread.sleep(500); // Pause for 500 ms
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(name + " interrupted");
            }
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread("Thread-1");
        MyThread t2 = new MyThread("Thread-2");
t1.start(); // Start first thread
t2.start(); // Start second thread
    }
}

编译并运行

输出

Thread-2 is running: 1
Thread-1 is running: 1
Thread-2 is running: 2
Thread-1 is running: 2
Thread-2 is running: 3
Thread-1 is running: 3
Thread-2 is running: 4
Thread-1 is running: 4
Thread-2 is running: 5
Thread-1 is running: 5

多任务处理

多任务处理是指操作系统同时运行多个程序或进程的能力。操作系统不是一次运行所有内容，而是快速地在任务之间切换，使它们看起来像在同时运行。其切换速度如此之快，以至于用户几乎不会注意到。多任务处理使我们的计算机能够同时处理多个应用程序，例如同时运行浏览器、文本编辑器和音乐播放器。

要了解更多Java 中的多任务处理

多任务处理示例

同时运行多个程序，例如在听音乐播放器的同时打开 Web 浏览器。操作系统在不同程序之间切换，并在需要时分配资源，以便用户可以同时与两者进行交互。

多任务处理的优点

更好的资源利用：多任务处理通过在程序之间切换来保持 CPU 忙碌，确保处理器时间不被浪费。
提高生产力：用户可以同时运行多个应用程序，例如在编辑文档或浏览网页的同时听音乐。
用户便利性：它提供了流畅的体验，不同的程序似乎同时运行而没有明显的延迟。

示例：Java 中的多任务处理

示例

// Task to print numbers
class NumberPrinterTask extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Number Printer: " + i);
            try {
                Thread.sleep(1000); // Wait 1 second
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Number Printer interrupted");
            }
        }
        System.out.println("Number Printer finished!");
    }
}
// Task to print letters
class LetterPrinterTask extends Thread {
    public void run() {
        for (char c = 'A'; c <= 'E'; c++) {
            System.out.println("LetterPrinter: " + c);
            try {
                Thread.sleep(1000); // Wait 1 second
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Letter Printer interrupted");
            }
        }
        System.out.println("LetterPrinter finished!");
    }
}
// Main class to start both threads
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Create thread objects
        NumberPrinterTask numberTask = new NumberPrinterTask();
        LetterPrinterTask letterTask = new LetterPrinterTask();
 // Start both threads
        numberTask.start();
        letterTask.start();
    }
}

编译并运行

输出

Number Printer: 1
Letter Printer: A
Number Printer: 2
Letter Printer: B
Number Printer: 3
Letter Printer: C
Number Printer: 4
Letter Printer: D
Number Printer: 5
Letter Printer: E
Number Printer finished!
Letter Printer finished!

多进程处理

多进程处理涉及利用两个或多个处理器（或核心）来同时处理不同任务。它是一种真正的并行处理形式，任务真正地同时运行，而不是仅仅给人一种并发的假象。多进程处理对计算密集型应用程序很有益，因为将工作分配给多个处理器可以显著提高性能。在 Java 中，您可以通过利用 Fork/Join 框架等功能来控制多进程处理，该框架可以将大型任务分解成可以在多个 CPU 核心上并行运行的小型任务。

多进程处理示例

一个视频渲染应用程序，它使用多个处理器或 CPU 核心来比使用单个核心更快地渲染视频。每个核心同时处理视频的独立部分。

多进程处理的优点

真正的并行性：多进程处理允许任务在不同的处理器或核心上同时运行，这对于计算密集型工作非常理想。
更高的性能：它通过将大型作业分配给多个核心或 CPU 来加快处理速度，从而缩短了总体完成时间。
可靠性：如果一个进程失败，通常不会影响其他进程，因为每个进程都在自己的空间中运行。

示例：Java 中的多进程处理

以下 Java 类被视为一个单独的进程。

// Save this as MyProcess.java
public class MyProcess {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello from a separate process!");
    }
}

要启动上述进程，我们需要创建一个 Main 类。

示例

import java.io.IOException;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // Launch the MyProcess class in a new process
            ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("java", "MyProcess");
            Process process = pb.inheritIO().start(); // inheritIO() shows output in the same console
            int exitCode = process.waitFor();
            System.out.println("Process exited with code: " + exitCode);
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

编译并运行

输出

Hello from a separate process!
Process exited with code: 0

多线程与多任务处理与多进程处理

特性	多线程	多任务处理	多进程处理
定义	在同一时间在单个程序中运行多个线程。	在同一时间运行各种程序或进程。	在同一时间在多个处理器或 CPU 核心上运行任务。
范围	在单个程序或进程内工作。	与不同的程序或进程一起工作。	通过使用多个处理器或核心跨系统工作。
如何完成	由开发人员编写的代码处理。	由操作系统处理。	由硬件处理并由操作系统支持。
处理器要求	它可以在单核上工作，但在多核上表现更好。	它可以使用时间共享在单核处理器上工作。	它需要各种处理器或核心才能实现真正的并行执行。
效率	让单个程序使用线程同时执行多个任务。	它在程序之间共享处理器时间，以使 CPU 保持忙碌。	它通过同时在不同核心上运行任务来实现高速度。
谁控制它	程序员通过代码控制。	操作系统控制它。	系统硬件和操作系统控制它。
性能影响	如果线程管理得当，它可以提高性能。	如果过多的进程争夺资源，可能会导致速度变慢。	它为重型处理任务提供了最佳性能。
操作系统角色	它由 Java（或其他语言）的 API 提供用于线程。	现代操作系统提供的功能。	它取决于硬件和操作系统对多核的支持。
实现类型	它始终在共享内存中使用多个线程。	它可以同时使用多个进程或线程。	它始终使用单独的处理器或核心。
用户可见性	开发人员必须仔细设计和管理线程。	用户通常不会注意到多任务处理看起来无缝。	用户不可见，在系统级别处理。

多线程、多任务处理、多进程处理选择题

1. 下列哪项最能描述 Java 中的多线程？

使用多个 CPU 同时运行多个程序
在单独的内存空间中运行程序的不同部分
在单个程序中并发运行多个线程
在不同程序之间快速切换

答案：c)

解释：多线程使单个程序能够同时执行多个任务（线程），所有这些任务都共享相同的内存空间。

2. 使用多进程处理的主要好处是什么？

减少线程的内存使用
确保线程安全
通过使用多个处理器或核心来提高性能
允许一个程序运行多个线程

答案：c)

解释：多进程处理通过将重型任务分配给不同的处理器或 CPU 核心，从而提高了速度和效率，实现了真正的并行执行。

3. 在多任务处理中，操作系统如何管理运行多个应用程序？

它在不同的窗口中运行所有程序
它在单独的核心上运行每个任务
它在任务之间快速切换以产生并行性的错觉
它为每个程序创建多个线程

答案：c)

解释：操作系统通过时间分片快速切换不同的程序来进行多任务处理，从而产生所有程序都在同时运行的假象。

4. 下列哪项是多线程的一个关键特征，但多进程处理不是？

在任务之间使用共享内存
真正的并行性
需要多个处理器
每个任务都在单独的内存空间中运行

答案：a)

解释：在多线程中，程序的所有线程共享相同的内存空间。这与多进程处理不同，后者中的进程在单独的内存空间中运行。

5. 哪个 Java 功能或 API 常用于实现多进程处理？

sleep()
Runnable 接口
Fork/Join 框架
out.println()

答案：c)

解释：Java 中的 Fork/Join 框架允许将任务分解并在多个核心上并行执行，这对于多进程处理至关重要。

下一主题Java 中编码三个字符串

Java 中的多线程、多任务处理和多进程处理的区别

多线程

多线程示例

多线程的优点

示例：Java 中的多线程

示例

多任务处理

多任务处理示例

多任务处理的优点

示例：Java 中的多任务处理

示例

多进程处理

多进程处理示例

多进程处理的优点

示例：Java 中的多进程处理

示例

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