进程和线程的区别和联系【进程和线程详细介绍】

1. 进程进程,直观点说,保存在硬盘上的程序运行以后 , 会在内存空间里形成一个独立的内存体 , 这个内存体有自己独立的地址空间 , 有自己的堆 , 上级挂靠单位是操作系统 。操作系统会以进程为单位 , 分配系统资源(CPU时间片、内存等资源),进程是资源分配的最小单位 。

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1.1 进程间通信(IPC)管道(Pipe)、命名管道(FIFO)、消息队列(Message Queue) 、信号量(Semaphore) 、共享内存(Shared Memory);套接字(Socket) 。
2. 进程线程,有时被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP) , 是操作系统调度(CPU调度)执行的最小单位 。
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3. 进程和线程的区别与联系3.1 区别
  • 调度:线程作为调度和分配的基本单位 , 进程作为拥有资源的基本单位;
  • 并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可并发执行;
  • 拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源 , 但可以访问隶属于进程的资源 。进程所维护的是程序所包含的资源(静态资源),如:地址空间 , 打开的文件句柄集,文件系统状态,信号处理handler等;线程所维护的运行相关的资源(动态资源),如:运行栈,调度相关的控制信息 , 待处理的信号集等;
  • 系统开销:在创建或撤消进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销 。但是进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响 , 而线程只是一个进程中的不同执行路径 。线程有自己的堆栈和局部变量 , 但线程之间没有单独的地址空间,一个进程死掉就等于所有的线程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些 。
3.2 联系
  • 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;
  • 资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源;
  • 处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程;
  • 线程在执行过程中,需要协作同步 。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步 。
4. 一个形象的例子解释进程和线程的区别这副图是一个双向多车道的道路图,假如我们把整条道路看成是一个“进程”的话,那么图中由白色虚线分隔开来的各个车道就是进程中的各个“线程”了 。
这些线程(车道)共享了进程(道路)的公共资源(土地资源) 。
这些线程(车道)必须依赖于进程(道路) , 也就是说,线程不能脱离于进程而存在(就像离开了道路 , 车道也就没有意义了) 。
这些线程(车道)之间可以并发执行(各个车道你走你的,我走我的),也可以互相同步(某些车道在交通灯亮时禁止继续前行或转弯,必须等待其它车道的车辆通行完毕) 。
这些线程(车道)之间依靠代码逻辑(交通灯)来控制运行,一旦代码逻辑控制有误(死锁,多个线程同时竞争唯一资源) , 那么线程将陷入混乱,无序之中 。
这些线程(车道)之间谁先运行是未知的,只有在线程刚好被分配到CPU时间片(交通灯变化)的那一刻才能知道 。
5. 进程/线程之间的亲缘性亲缘性的意思是进程/线程只在某个cpu上运行(多核系统) , 比如:
BOOL WINAPI SetProcessAffinityMask(_In_ HANDLEhProcess,_In_ DWORD_PTR dwProcessAffinityMask);/*dwProcessAffinityMask 如果是 0 , 代表当前进程只在cpu0 上工作;如果是 0x03 , 转为2进制是 00000011 . 代表只在 cpu0 或 cpu1上工作;*/使用CPU亲缘性的好处:设置CPU亲缘性是为了防止进程/线程在CPU的核上频繁切换,从而避免因切换带来的CPU的L1/L2 cache失效,cache失效会降低程序的性能 。
6. 协程
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协程,是一种比线程更加轻量级的存在 , 协程不是被操作系统内核所管理,而完全是由程序所控制(也就是在用户态执行) 。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升,不会像线程切换那样消耗资源 。
子程序,或者称为函数,在所有语言中都是层级调用,比如A调用B,B在执行过程中又调用了C , C执行完毕返回,B执行完毕返回,最后是A执行完毕 。所以子程序调用是通过栈实现的 , 一个线程就是执行一个子程序 。子程序调用总是一个入口,一次返回,调用顺序是明确的 。而协程的调用和子程序不同 。
协程在子程序内部是可中断的,然后转而执行别的子程序,在适当的时候再返回来接着执行 。
def A():print '1'print '2'print '3' def B():print 'x'print 'y'print 'z'假设由协程执行 , 在执行A的过程中,可以随时中断,去执行B , B也可能在执行过程中中断再去执行A,结果可能是:1 2 x y 3 z 。
协程的特点在于是一个线程执行,那和多线程比,协程有何优势?
极高的执行效率:因为子程序切换不是线程切换 , 而是由程序自身控制,因此,没有线程切换的开销,和多线程比 , 线程数量越多,协程的性能优势就越明显;
【进程和线程的区别和联系【进程和线程详细介绍】】不需要多线程的锁机制:因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁,只需要判断状态就好了 , 所以执行效率比多线程高很多 。