面试题：Java中多线程与进程在资源分配上的差异

Question

请详细阐述在Java编程环境下，多线程与进程在资源分配方面有哪些本质差异，例如内存、文件句柄等资源的分配方式有何不同。

Answer 1

内存资源分配差异

1. 进程：
   • 每个进程都有独立的地址空间。这意味着不同进程的内存相互隔离，一个进程无法直接访问另一个进程的内存空间。例如，进程A中的变量和数据结构在其特定的内存区域内，进程B无法直接读取或修改这些内容。如果进程A试图访问进程B的内存，操作系统会抛出内存访问错误。
   • 进程的内存空间通常包括代码段（存放程序的可执行代码）、数据段（存放已初始化的全局变量和静态变量）、堆（用于动态内存分配，如malloc或new操作分配的内存）和栈（用于函数调用和局部变量存储）。每个进程的这些内存区域都是独立的。
2. 线程：
   • 同一进程内的多个线程共享进程的地址空间。所有线程可以访问进程的代码段、数据段和堆空间。例如，在Java中，如果有一个类定义了静态变量，那么同一个进程内的所有线程都可以访问和修改这个静态变量。
   • 每个线程有自己独立的栈空间，用于存储线程的局部变量和函数调用栈。这保证了每个线程的局部变量相互隔离，线程的执行上下文不会相互干扰。例如，一个线程中的局部变量不会影响其他线程的相同局部变量名的值。

文件句柄资源分配差异

1. 进程：
   • 每个进程有自己独立的文件描述符表。当一个进程打开一个文件时，操作系统会为该进程分配一个文件句柄，并将其记录在该进程的文件描述符表中。不同进程打开同一个文件会得到不同的文件句柄，这些文件句柄在各自进程内是唯一的。
   • 不同进程对文件的操作是相对独立的。例如，进程A对文件进行写入操作，进程B在不知道进程A操作的情况下读取文件，可能读取到不同的内容，因为它们的文件指针等状态是独立维护的。
2. 线程：
   • 同一进程内的线程共享进程的文件描述符表。这意味着如果一个线程打开了一个文件，其他线程可以直接使用相同的文件句柄来操作该文件。
   • 由于线程共享文件句柄，所以需要特别注意同步问题。例如，如果一个线程在写入文件时，另一个线程同时读取文件，可能导致数据不一致。在Java中，可以使用synchronized关键字或其他同步机制来保证对共享文件操作的一致性。