進程和線程

進程是資源(CPU、內存等)分配的基本單位,它是程序執行時的一個實例。程序運行時系統就會創建一個進程,併爲它分配資源,然後把該進程放入進程就緒隊列,進程調度器選中它的時候就會爲它分配CPU時間,程序開始真正運行。

線程是程序執行時的最小單位,它是進程的一個執行流,是CPU調度和分派的基本單位,一個進程可以由很多個線程組成,線程間共享進程的所有資源,每個線程有自己的堆棧和局部變量。線程由CPU獨立調度執行,在多CPU環境下就允許多個線程同時運行。同樣多線程也可以實現併發操作,每個請求分配一個線程來處理。

進程與線程是操作系統的基本概念,一句話總結:進程是資源分配的基本單位,線程是程序執行的基本單位。

這裏借鑑網上的一個比較形象的例子來做說明:計算機的核心是CPU,它承擔了所有的計算任務。它就像一座工廠,時刻在運行。假定工廠的電力有限,一次只能供給一個車間使用。也就是說,一個車間開工的時候,其他車間都必須停工。背後的含義就是,單個CPU一次只能運行一個任務。進程就好比工廠的車間,它代表CPU所能處理的單個任務。任一時刻,CPU總是運行一個進程,其他進程處於非運行狀態。一個車間裏,可以有很多工人。他們協同完成一個任務。線程就好比車間裏的工人。一個進程可以包括多個線程。車間的空間是工人們共享的,比如許多房間是每個工人都可以進出的。這象徵一個進程的內存空間是共享的,每個線程都可以使用這些共享內存。可是,每間房間的大小不同,有些房間最多隻能容納一個人,比如廁所。裏面有人的時候,其他人就不能進去了。這代表一個線程使用某些共享內存時,其他線程必須等它結束,才能使用這一塊內存。一個防止他人進入的簡單方法,就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門,後到的人看到上鎖,就在門口排隊,等鎖打開再進去。這就叫”互斥鎖“(Mutual exclusion,縮寫 Mutex),防止多個線程同時讀寫某一塊內存區域。還有些房間,可以同時容納n個人,比如廚房。也就是說,如果人數大於n,多出來的人只能在外面等着。這好比某些內存區域,只能供給固定數目的線程使用。這時的解決方法,就是在門口掛n把鑰匙。進去的人就取一把鑰匙,出來時再把鑰匙掛回原處。後到的人發現鑰匙架空了,就知道必須在門口排隊等着了。這種做法叫做”信號量“(Semaphore),用來保證多個線程不會互相沖突。不難看出,mutex是semaphore的一種特殊情況(n=1時)。也就是說,完全可以用後者替代前者。但是,因爲mutex較爲簡單,且效率高,所以在必須保證資源獨佔的情況下,還是採用這種設計。

進程與線程的區別:

1.進程是資源分配的最小單位,線程是程序執行的最小單位。
2.進程有自己的獨立地址空間,每啓動一個進程,系統就會爲它分配地址空間,這種操作非常昂貴。而線程是共享進程中的數據的,使用相同的地址空間,因此CPU切換一個線程的花費遠比進程要小很多,同時創建一個線程的開銷也比進程要小很多。
3.線程之間的通信更方便,同一進程下的線程共享全局變量、靜態變量等數據,而進程之間的通信需要以通信的方式(IPC,InterProcess Communication)進行,主要包括:管道(包括無名管道和命名管道)、消息隊列、信號量、共享存儲、Socket、Streams等。
4.多進程程序更健壯,多線程程序只要有一個線程死掉,整個進程也死掉了,而一個進程死掉並不會對另外一個進程造成影響,因爲進程有自己獨立的地址空間。
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原文:https://blog.csdn.net/huangfei711/article/details/81740878 
 

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