进程与线程

Posted 2020-08-08 程诚

1进程概念 
　　进程是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。例如，用户运行自己的程序，系统就创建一个进程，并为它分配资源，包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I／O设备等。然后，把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它，为它分配CPU以及其它有关资源，该进程才真正运行。所以，进程是系统中的并发执行的单位。 
　　在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中，进程的功能发生了变化：它只是资源分配的单位，而不再是调度运行的单位。在微内核系统中，真正调度运行的基本单位是线程。因此，实现并发功能的单位是线程。

2线程概念 
　　线程是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务，那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。例如，假设用户启动了一个窗口中的数据库应用程序，操作系统就将对数据库的调用表示为一个进程。假设用户要从数据库中产生一份工资单报表，并传到一个文件中，这是一个子任务；在产生工资单报表的过程中，用户又可以输人数据库查询请求，这又是一个子任务。这样，操作系统则把每一个请求――工资单报表和新输人的数据查询表示为数据库进程中的独立的线程。

3引入线程的优点 
（1）易于调度。 
（2）提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。 
（3）开销少。创建线程比创建进程要快，所需开销很少。。 
（4）利于充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程（即一个进程可具有两个或更多个线程），每个线程在一个处理器上运行，从而实现应用程序的并发性，使每个处理器都得到充分运行。

4进程和线程的关系 
（1）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。 
（2）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。 
（3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。 

（4）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。

5多线程的优点：

• 无需跨进程边界；
• 程序逻辑和控制方式简单；
• 所有线程可以直接共享内存和变量等；
• 线程方式消耗的总资源比进程方式好；

6多线程缺点：

• 每个线程与主程序共用地址空间，受限于2GB地址空间；
• 线程之间的同步和加锁控制比较麻烦；
• 一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性；
• 到达一定的线程数程度后，即使再增加CPU也无法提高性能，例如Windows Server 2003，大约是1500个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为1M），如果设定线程堆栈为2M，还达不到1500个线程总数；
• 线程能够提高的总性能有限，而且线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU

7多进程优点：

• 每个进程互相独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃没关系；
• 通过增加CPU，就可以容易扩充性能；
• 可以尽量减少线程加锁/解锁的影响，极大提高性能，就算是线程运行的模块算法效率低也没关系；
• 每个子进程都有2GB地址空间和相关资源，总体能够达到的性能上限非常大

8多线程缺点：

• 逻辑控制复杂，需要和主程序交互；
• 需要跨进程边界，如果有大数据量传送，就不太好，适合小数据量传送、密集运算
• 多进程调度开销比较大；