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进程与线程、并行与并发的理解

进程与线程

1.定义

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,进程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调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,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.

2.关系

一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.

相对进程而言,线程是一个更加接近于执行体的概念,它可以与同进程中的其他线程共享数据,因此线程可以读写同样的数据结构和变量,便于线程之间的通信,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。

3.区别

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。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,一个线程死掉就等于整个进程死掉,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。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

2) 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。

3) 另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。

4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。

5) 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

4.优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程正相反。同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。

5、多线程应用

例如并发读取两个文件,文件读取完毕后cpu才开始处理,完成文件读取前cpu一直空闲。如果调整操作顺序,cpu的利用率会提高,程序执行时间也会缩短,在读取B文件时候cpu可以处理文件A,通常情况,cpu在等待IO时,可以执行命令。IO可以是文件IO、网络IO、输入输出IO等。这种情况经常会发生,因为IO速度比cpu的处理速度慢很多。(前提保证,执行顺序不会影响最后结果,结果大于性能,例如一次付款,执行顺序会影响结果就不适合多线程并行执行),多线程是为了更充分的利用cpu资源,再例如服务器在一个端口监听用户请求,服务器处理完用户的请求后继续监听其他的用请求,这样带来的问题是,服务器在处理用户的请求过程中,其他的请求是无法监听和接收的。为解决这个问题,可以采用多线程的方式,每个用户请求的处理都交给一个线程去做。这样,服务器在处理用户请求时可以继续监听端口上其他用户请求。

并行与并发

1、并行指在同一时间点同时执行,并发是指在同一时间片段同时执行,上面已将解释进程与线程,此时就可理解,进程之间相互独立,可实现并行,但线程不可以,多线程只能并发执行,实际还是顺执行,只是在同一时间片段,假似同时执行,cpu可以按时间切片执行,单核cpu同一个时刻只支持一个线程执行任务,多线程并发事实上就是多个线程排队申请调用cpu,cpu处理任务速度非常快,所以看上去多个线程任务说并发处理。

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