談到進(jìn)程和線程的理解，你得這么說

2019-11-08 19:48:16

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供稿：網(wǎng)友

1.1 概述:

進(jìn)程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動,進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位.

線程是進(jìn)程的一個實體,是CPU調(diào)度和分派的基本單位,它是比進(jìn)程更小的能獨立運(yùn)行的基本單位.線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點在運(yùn)行中必不可少的資源(如程序計數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源.

一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程;同一個進(jìn)程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行.

相對進(jìn)程而言，線程是一個更加接近于執(zhí)行體的概念，它可以與同進(jìn)程中的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的棧空間，擁有獨立的執(zhí)行序列。

在串行程序基礎(chǔ)上引入線程和進(jìn)程是為了提高程序的并發(fā)度，從而提高程序運(yùn)行效率和響應(yīng)時間。

1.2 區(qū)別:

進(jìn)程和線程的主要差別在于它們是不同的操作系統(tǒng)資源管理方式。進(jìn)程有獨立的地址空間，一個進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下不會對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響，而線程只是一個進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進(jìn)程死掉，所以多進(jìn)程的程序要比多線程的程序健壯，但在進(jìn)程切換時，耗費(fèi)資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，只能用線程，不能用進(jìn)程。

1) 簡而言之,一個程序至少有一個進(jìn)程,一個進(jìn)程至少有一個線程.

2) 線程的劃分尺度小于進(jìn)程，使得多線程程序的并發(fā)性高。

3) 另外，進(jìn)程在執(zhí)行過程中擁有獨立的內(nèi)存單元，而多個線程共享內(nèi)存，從而極大地提高了程序的運(yùn)行效率。

4) 線程在執(zhí)行過程中與進(jìn)程還是有區(qū)別的。每個獨立的線程有一個程序運(yùn)行的入口、順序執(zhí)行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制。

5) 從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個應(yīng)用程序中，有多個執(zhí)行部分可以同時執(zhí)行。但操作系統(tǒng)并沒有將多個線程看做多個獨立的應(yīng)用，來實現(xiàn)進(jìn)程的調(diào)度和管理以及資源分配。這就是進(jìn)程和線程的重要區(qū)別。

1.3 優(yōu)缺點:

線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源的管理和保護(hù)；而進(jìn)程正相反。同時，線程適合于在SMP機(jī)器上運(yùn)行，而進(jìn)程則可以跨機(jī)器遷移。

2.多進(jìn)程，多線程

2.1 概述:

進(jìn)程就是一個程序運(yùn)行的時候被CPU抽象出來的，一個程序運(yùn)行后被抽象為一個進(jìn)程，但是線程是從一個進(jìn)程里面分割出來的，由于CPU處理進(jìn)程的時候是采用時間片輪轉(zhuǎn)的方式，所以要把一個大個進(jìn)程給分割成多個線程，例如：網(wǎng)際快車中文件分成100部分 10個線程文件就被分成了10份來同時下載 1-10 占一個線程 11-20占一個線程,依次類推,線程越多,文件就被分的越多,同時下載當(dāng)然速度也就越快

進(jìn)程是程序在計算機(jī)上的一次執(zhí)行活動。當(dāng)你運(yùn)行一個程序，你就啟動了一個進(jìn)程。顯然，程序只是一組指令的有序集合，它本身沒有任何運(yùn)行的含義，只是一個靜態(tài)實體。而進(jìn)程則不同，它是程序在某個數(shù)據(jù)集上的執(zhí)行，是一個動態(tài)實體。它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而運(yùn)行，因等待資源或事件而被處于等待狀態(tài)，因完成任務(wù)而被撤消，反映了一個程序在一定的數(shù)據(jù)集上運(yùn)行的全部動態(tài)過程。進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的單位。在Windows下，進(jìn)程又被細(xì)化為線程，也就是一個進(jìn)程下有多個能獨立運(yùn)行的更小的單位。線程(Thread)是進(jìn)程的一個實體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位。線程不能夠獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制。

線程和進(jìn)程的關(guān)系是：線程是屬于進(jìn)程的，線程運(yùn)行在進(jìn)程空間內(nèi)，同一進(jìn)程所產(chǎn)生的線程共享同一內(nèi)存空間，當(dāng)進(jìn)程退出時該進(jìn)程所產(chǎn)生的線程都會被強(qiáng)制退出并清除。線程可與屬于同一進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源，但是其本身基本上不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點在運(yùn)行中必不可少的信息(如程序計數(shù)器、一組寄存器和棧)。

在同一個時間里，同一個計算機(jī)系統(tǒng)中如果允許兩個或兩個以上的進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)，這便是多任務(wù)。現(xiàn)代的操作系統(tǒng)幾乎都是多任務(wù)操作系統(tǒng)，能夠同時管理多個進(jìn)程的運(yùn)行。多任務(wù)帶來的好處是明顯的，比如你可以邊聽mp3邊上網(wǎng)，與此同時甚至可以將下載的文檔打印出來，而這些任務(wù)之間絲毫不會相互干擾。那么這里就涉及到并行的問題，俗話說，一心不能二用，這對計算機(jī)也一樣，原則上一個CPU只能分配給一個進(jìn)程，以便運(yùn)行這個進(jìn)程。我們通常使用的計算機(jī)中只有一個CPU，也就是說只有一顆心，要讓它一心多用，同時運(yùn)行多個進(jìn)程，就必須使用并發(fā)技術(shù)。實現(xiàn)并發(fā)技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，最容易理解的是“時間片輪轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度算法”，它的思想簡單介紹如下：在操作系統(tǒng)的管理下，所有正在運(yùn)行的進(jìn)程輪流使用CPU，每個進(jìn)程允許占用CPU的時間非常短(比如10毫秒)，這樣用戶根本感覺不出來CPU是在輪流為多個進(jìn)程服務(wù)，就好象所有的進(jìn)程都在不間斷地運(yùn)行一樣。但實際上在任何一個時間內(nèi)有且僅有一個進(jìn)程占有CPU。

如果一臺計算機(jī)有多個CPU，情況就不同了，如果進(jìn)程數(shù)小于CPU數(shù)，則不同的進(jìn)程可以分配給不同的CPU來運(yùn)行，這樣，多個進(jìn)程就是真正同時運(yùn)行的，這便是并行。但如果進(jìn)程數(shù)大于CPU數(shù)，則仍然需要使用并發(fā)技術(shù)。

在Windows中，進(jìn)行CPU分配是以線程為單位的，一個進(jìn)程可能由多個線程組成，這時情況更加復(fù)雜，但簡單地說，有如下關(guān)系：

總線程數(shù)<= CPU數(shù)量：并行運(yùn)行

總線程數(shù)> CPU數(shù)量：并發(fā)運(yùn)行

并行運(yùn)行的效率顯然高于并發(fā)運(yùn)行，所以在多CPU的計算機(jī)中，多任務(wù)的效率比較高。但是，如果在多CPU計算機(jī)中只運(yùn)行一個進(jìn)程(線程)，就不能發(fā)揮多CPU的優(yōu)勢。

多任務(wù)操作系統(tǒng)(如Windows)的基本原理是:操作系統(tǒng)將CPU的時間片分配給多個線程,每個線程在操作系統(tǒng)指定的時間片內(nèi)完成(注意,這里的多個線程是分屬于不同進(jìn)程的).操作系統(tǒng)不斷的從一個線程的執(zhí)行切換到另一個線程的執(zhí)行,如此往復(fù),宏觀上看來,就好像是多個線程在一起執(zhí)行.由于這多個線程分屬于不同的進(jìn)程,因此在我們看來,就好像是多個進(jìn)程在同時執(zhí)行,這樣就實現(xiàn)了多任務(wù).