进程和线程

进程和线程

进程和线程的区别

进程(process)是一块包含了某些资源的内存区域。操作系统利用进程把它的工作划分为一些功能单元。

进程中所包含的一个或多个执行单元称为线程(thread)。进程还拥有一个私有的虚拟地址空间,该空间仅能被它所包含的线程访问。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程是进程的一个实体,是CPU调度和分配的基本单位,线程自己基本不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈),但是它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

线程优点:

  • 易于调度
  • 提高并发性
  • 开销小
  • 有利于发挥多处理器的功能

线程和进程的区别:

  • 一个线程只能属于也必定属于一个进程,一个进程可以拥有多个线程并且至少拥有一个线程

  • 属于一个进程的所有线程共享该线程所有的资源,包括打开的文件,创建的Soket。不同的进程相互独立

  • 线程又称为轻量级进程。进程有进程控制块,线程也有线程控制块。但线程的控制块比进程的控制块小的多。线程间切换代价小,进程间切换代价大。

  • 进程是程序的一次执行,线程是程序的一个程序片段的执行

  • 每个进程都有独立的内存空间,线程共享所属进程的内存空间

一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程

线程同步机制

现在流行的进程线程同步互斥的控制机制,其实是由最原始、最基本的以下四个方法实现的:

  • 临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源和一段代码,速度快,适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线程访问共享资源,如果有多个线程试图访问共享资源,那么当有一个线程进入后,其他视图访问共享资源的线程将会被挂起,并一直等到进入临界区的线程离开,临界在被释放时,其他线程才可以抢占
  • 互斥量:为协调对一个共享资源的单独访问而设计,只有拥有互斥量的资源才可以去访问公众资源,因为互斥量只有一个,所以能保证资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公众资源安全共享,还能实现不同应用程序的公共资源安全共享
  • 信号量:为控制一个具有有限数量的用户资源而设计。他允许多个线程在同一时刻去访问同一个资源,但一般需要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目
  • 事件:用来通知线程有一些事件已发生,从而启动后继任务的开始

内核线程和用户线程的区别

根据操作系统是否对线程感知,可以把线程分为内核线程和用户线程。

内核线程的建立和销毁都是由操作系统负责,通过系统的调用完成,操作系统在调度时,参考个进程内的线程运行情况做出调度决定。如果一个进程内没有就绪的线程,那么这个进程也不会调度CPU。

用户线程和内核线程相对应,是指不需要内核支持,而在用户程序中实现的线程,其不依赖于操作系统核心,用户进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程,用户线程多见于一些历史悠久的操作系统, 如UNIX操作系统,用户线程是不能被操作系统感知的

用户线程优点:

  • 可以在不支持线程的操作系统中实现。
  • 创建和销毁线程、线程切换等线程管理的代价比内核线程小的多
  • 允许每个进程定制自己的调度算法,线程管理比较灵活
  • 线程能利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多

用户线程缺点:

  • 同一进程中只能有一个线程在运行,如果有一个线程使用了系统调用而阻塞,那么整个进程都会被挂起
  • 页面失效也会导致整个进程都会被挂起

内核线程的优缺点和用户线程刚好相反