进程和线程的深入理解
进程和线程的深入理解
类比如下:
1.一台单核处理器计算机 = 一个车间;(一个CPU)
一台多核处理器计算机 = 一座工厂;(多个CPU)
2.一个车间 = 一个进程; (即一个运行的程序)
一座工厂可以同时运行多个车间;
单个CPU一次只能运行一个任务,多CPU可以同时运行多个任务。
3.车间内一个工人 = 一个线程;
线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。
4.车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。
一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。
5.可是,每个车间容纳大小不同,有的最多只能容纳一个人。车间人满的时候,其他人就进不去了。
一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。
6.一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。
这就叫"互斥锁"–Mutex,防止两个线程同时读写某一块内存区域。
7.有的车间可以同时容纳n个人,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。
某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。
8.这时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。
这种做法叫做"信号量"(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。
不难看出,互斥锁是信号量的一种特殊情况(n=1时)。也就是说,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。
11.操作系统的设计,因此可以归结为三点:
(1)以多进程形式,允许多个任务同时运行;
(2)以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行;
(3)提供协调机制,一方面防止进程之间和线程之间产生冲突,另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。
精确概括进程和线程的区别
1)进程
进程是程序的一次执行过程,是一个动态概念,是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位,每一个进程都有一个自己的地址空间,至少有 5 种基本状态,它们是:初始态,执行态,等待状态,就绪状态,终止状态。
(2)线程
线程是CPU调度和分派的基本单位,它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。
(3)联系
线程是进程的一部分,一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。
(4)区别:理解它们的差别,我从资源使用的角度出发。(所谓的资源就是计算机里的中央处理器,内存,文件,网络等等)
根本区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是任务调度和执行的基本单位
在开销方面:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。
所处环境:在操作系统中能同时运行多个进程(程序);而在同一个进程(程序)中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)
内存分配方面:系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间;而对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源。
包含关系:没有线程的进程可以看做是单线程的,如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
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