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进程和线程

作者:互联网

进线和线程的区别(API 方便理解)

  1. 进程是资源分配的最小单位,线程是 CPU 调度的最小单位
  2. 进程拥有独立的地址空间,进程中的线程共用同一块地址空间
  3. 创建线程开销更小,线程占用的资源相比进程小
  4. CPU 切换线程花销更小

进程实际上是 CPU 工作时间段的描述,任何任务的执行都需要 CPU 的参与,寄存器提供计算能力,CPU 调度具体哪条指令、哪块内存通过寄存器计算。为了多个进程并发执行,CPU 依照某种规则分配给每个进程时间片,此时执行过程可以看做:

  1. 加载进程 A 的上下文,执行 A,保存 A 的上下文
  2. 加载进程 B 的上下文,执行 B,保存 B 的上下文

进程实际就是上下文切换之间,程序执行的部分,是一段运行程序时间的描述。而每个进程的功能很多,内部通过多个线程并发执行,此时执行过程就可以理解为:

  1. 加载进程 A 的上下文
  2. 加载线程1的上下文,执行线程1,保存线程1的上下文
  3. 加载线程2的上下文,执行线程2,保存线程2的上线文
  4. 保存进程 A 的上下文

也就是说,进程包括所有线程的执行时间加线程上下文切换的时间,而线程就是进程内部某个小功能的执行时间。

线程产生的原因

进程太重量级,上下文切换很慢,需要加载很多资源,并且单个进程每刻只能执行一个任务,这对于程序显然是不能接受的(多用户方法,单个用户服务时,其它用户的请求不处理),此时提出线程的概念,线程可以看做是轻量级版的进程,它共享进程中的公共代码块,只维护线程私有的内存,上下文切换很快,甚至可以看做多个任务并行执行(实际单核还是并发)。

注意区分这里进程、线程的概念和上面 API 方便理解 提到的是有区别的,上面实际是抽象属性的物化,大家知道具体怎么回事就行了。


下面我通过知乎的抽象例子加以描述:

做个简单的比喻:进程=火车,线程=车厢

1. 线程在进程下行进(单纯的车厢无法运行)
2. 一个进程可以包含多个线程(一辆火车可以有多个车厢)
3. 不同进程间数据很难共享(一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车,比如站点换乘)
4. 同一进程下不同线程间数据很易共享(A车厢换到B车厢很容易)
5. 进程要比线程消耗更多的计算机资源(采用多列火车相比多个车厢更耗资源)
6. 进程间不会相互影响,一个线程挂掉将导致整个进程挂掉(一列火车不会影响到另外一列火车,但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了,将影响到所有车厢)
7. 进程可以拓展到多机,最适合多核(不同火车可以开在多个轨道上,同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上)
8. 进程使用的内存地址可以上锁,即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。(比如火车上的洗手间)-"互斥锁"
9. 进程使用的内存地址可以限定使用量(比如火车上的餐厅,最多只允许多少人进入,如果满了需要在门口等,等有人出来了才能进去)-“信号量”

上面第6条需要注意,这里所说的情况是指线程破坏了进程中共享的某种资源,这会导致整个进程都挂掉,如果只是破坏了自身线程私有的资源,对整个进程无影响(某个车厢出问题不会导致整个火车无法正常运转)

标签:火车,车厢,线程,进程,上下文,CPU
来源: https://blog.csdn.net/m0_57015193/article/details/116274012