一文理解进程与线程 ---操作系统

Posted 2022-05-05 waibizi

进程与线程

 

进程：

 

百度百科的定义：   进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

个人理解： 进程是可并发程序执行的时候的一个实例。从内核的观点看，进程的目的就是分配系统资源（CPU时间，内存等）和调度的基本单位

 

线程：

百度百科的定义：   线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

个人理解：       线程是进程中的一个实体，是系统分配处理器时间资源的基本单元，是程序执行的最小单位。

 

进程VS线程：

操作系统实际运行的是线程，进程只是一个容器。

线程是操作系统进行运行调度的最小单位。

包含在进程之中，是进程中实际运行工作的单位。

一个进程可以并发多个线程，每个线程执行不同任务。

 

	进程	线程
资源	资源分配的基本单位	不拥有资源
调度	独立调度的基本单位	独立调度的最小单位
系统开销	进程系统开销大	线程系统开销小
通信	进程IPC	读写同意进程数据通信

注：是指在不同进程之间传播或交换信息。是一组编程接口，让程序员能够协调不同的进程，使之能在一个操作系统里同时运行，并相互传递、交换信息。

IPC的方式通常有管道(PIPE)（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享内存、套接字(Socket)、Streams、旗语等。其中 Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC。

 

线程与进程的区别可归纳为以下4点：

1）  地址空间和其他资源：进程之间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其他进程不可见。

2）  通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信

------需要进程和互斥的辅助，保证数据的一致性。

3）  调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

4）  在多线程OS中，进程不是一个可执行的实体。

 

详解进程：   

上图是任务管理器中的进程（通过此图我们可以更容易理解进程）

进程通常是由程序，数据和进程控制块组成（PCB）组成。

1. PCB：PCB是进程存在的唯一标志；用于描述和控制进程运行的通用数据结构；记录进程当前状态和控制进程运行的全部信息；PCB使得进程是能够独立运行的基本单位。
2. 程序：程序部分描述了进程需要完成的功能
3. 数据：数据部分包括程序执行时所需的数据及工作区。

 

PCB（程序控制块）内容：（主存中的进程形态）

标识符：标识符唯一标记一个进程，用于区别其他进程。

状态：标记进程的进程状态，如运行态，阻塞状态。

程序计数器：进程即将被执行的下一条指令的地址。

内存指针：程序代码，进程数据相关的指针。

上下文数据：进程执行时处理器存储的数据。

IO状态信息：被进程IO操作所占用的文件列表

记账信息：使用处理器时间，时钟数总和等。

以上几点可归纳为：进程标识符，处理机状态，进程调度信息，进程控制信息。

 

进程的三态模型

三种基本状态：运行，就绪和阻塞

运行：当一个进程在处理机上运行时，则称该进程处于运行状态。

阻塞：阻塞也成等待或睡眠状态，一个进程正在等待某一件事发生（例如请求I/O完成等）。

就绪：一个进程获得了除处理机外的一切资源，一旦得到处理机即可运行。

 

五态模型

 

线程详解

进程想要执行任务就需要依赖线程，一个进程至少有一个线程

 

多线程：想要理解多线程，先知道串行和并行

串行：所谓的串行就是按照一定的顺序去进行的，如下图所示，当任务A没有完成时，任务B没办法执行

 

 

并行：可以同时进程多个任务，如下图

那究竟什么是多线程呢

 

我们拿一个安全软件来举个例子哦，如果说开启这个软件，即我们创建了一个进程，

但是如果是单线程的话，那么我们这个杀毒软件在杀毒的时候就不能边清理垃圾。

但是如果是多线程的话，可以边杀毒，边清理垃圾等等，这个是严格意义上的同一时刻发生的，没有执行的先后顺序。