進程與線程的區別

進程與線程的區別

進程是資源分配的基本單位,線程是調度的基本單位。進程包含線程,線程共用進程的資源。

1 進程定義及基本概念

1.1 進程的組成

進程是一個實體。每一個進程都有它自己的地址空間,一般情況下,包括文本區域(text region)、數據區域(data region)和堆棧區域(stack region)

  1. 文本區域存儲處理器執行的代碼;
  2. 數據區域存儲變量和進程執行期間使用的動態分配的內存;
  3. 堆棧區域存儲着活動過程調用的指令和本地變量。

1.2 結構

結構特徵:進程由程序、數據和進程控制塊三部分組成。

1.3 調度算法

  1. 實時系統中:FIFO(First Input First Output,先進先出算法),SJF(Shortest Job First,最短作業優先算法),SRTF(Shortest Remaining Time First,最短剩餘時間優先算法)。
  2. 交互式系統中:RR(Round Robin,時間片輪轉算法),HPF(Highest Priority First,最高優先級算法),多級隊列,最短進程優先,保證調度,彩票調度,公平分享調度。

2 線程的定義及基本概念

2.1 線程的組成

一個標準的線程由線程ID,當前指令指針(PC),寄存器集合和堆棧組成。

另外,線程是進程中的一個實體,是被系統獨立調度和分派的基本單位,線程自己不擁有系統資源,只擁有一點兒在運行中必不可少的資源,但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。

2.2 線程之間的關係

一個線程可以創建和撤消另一個線程,同一進程中的多個線程之間可以併發執行。
由於線程之間的相互制約,致使線程在運行中呈現出間斷性。
線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態。

2.3 特點

  1. 輕型實體(線程的實體包括程序、數據和TCB。tcb用於指示被執行指令序列的程序計數器、保留局部變量、少數狀態參數和返回地址等的一組寄存器和堆棧。)
  2. 獨立調度和分派的基本單位。
  3. 可併發執行。
  4. 共享進程資源所有線程都具有相同的地址空間(進程的地址空間),這意味着,線程可以訪問該地址空間的每一個虛地址;此外,還可以訪問進程所擁有的已打開文件、定時器、信號量機構等。由於同一個進程內的線程共享內存和文件,所以線程之間互相通信不必調用內核。 )

多進程

進程是資源(CPU、內存等)分配的基本單位,它是程序執行時的一個實例。程序運行時系統就會創建一個進程,併爲它分配資源,然後把該進程放入進程就緒隊列,進程調度器選中它的時候就會爲它分配CPU時間,程序開始真正運行。

Linux系統函數fork()可以在父進程中創建一個子進程,這樣的話,在一個進程接到來自客戶端新的請求時就可以複製出一個子進程讓其來處理,父進程只需負責監控請求的到來,然後創建子進程讓其去處理,這樣就能做到併發處理。

3 多線程

線程是程序執行時的最小單位,它是進程的一個執行流,是CPU調度和分派的基本單位,一個進程可以由很多個線程組成,線程間共享進程的所有資源,每個線程有自己的堆棧和局部變量。線程由CPU獨立調度執行,在多CPU環境下就允許多個線程同時運行。同樣多線程也可以實現併發操作,每個請求分配一個線程來處理。

4 線程和進程各自有什麼區別和優劣呢?

  1. 進程是資源分配的最小單位,線程是程序執行的最小單位。

  2. 進程有自己的獨立地址空間,每啓動一個進程,系統就會爲它分配地址空間,建立數據表來維護代碼段、堆棧段和數據段,這種操作非常昂貴。而線程是共享進程中的數據的,使用相同的地址空間,因此CPU切換一個線程的花費遠比進程要小很多,同時創建一個線程的開銷也比進程要小很多。

  3. 線程之間的通信更方便,同一進程下的線程共享全局變量、靜態變量等數據,而進程之間的通信需要以通信的方式(IPC)進行。不過如何處理好同步與互斥是編寫多線程程序的難點。

  4. 多進程程序更健壯,多線程程序只要有一個線程死掉,整個進程也死掉了,而一個進程死掉並不會對另外一個進程造成影響,因爲進程有自己獨立的地址空間。

5 某博客總結

5.1 進程與線程的關係

一個線程可以創建和撤銷另一個線程;同一個進程中的多個線程之間可以併發執行.

相對進程而言,線程是一個更加接近於執行體的概念,它可以與同進程中的其他線程共享數據,但擁有自己的棧空間,擁有獨立的執行序列

5.2 進程與線程的區別

  進程和線程的主要差別在於它們是不同的操作系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間,一個進程崩潰後,在保護模式下不會對其它進程產生影響,而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量,但線程之間沒有單獨的地址空間,一個線程死掉就等於整個進程死掉,所以多進程的程序要比多線程的程序健壯,但在進程切換時,耗費資源較大,效率要差一些。但對於一些要求同時進行並且又要共享某些變量的併發操作,只能用線程,不能用進程。

1) 簡而言之,一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.

2) 線程的劃分尺度小於進程,使得多線程程序的併發性高。

3) 另外,進程在執行過程中擁有獨立的內存單元,而多個線程共享內存,從而極大地提高了程序的運行效率。

4) 線程在執行過程中與進程還是有區別的。每個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執行,必須依存在應用程序中,由應用程序提供多個線程執行控制。

5) 從邏輯角度來看,多線程的意義在於一個應用程序中,有多個執行部分可以同時執行。但操作系統並沒有將多個線程看做多個獨立的應用,來實現進程的調度和管理以及資源分配。這就是進程和線程的重要區別。

5.3 進程與線程的優缺點

線程和進程在使用上各有優缺點:

線程執行開銷小,但不利於資源的管理和保護;

而進程正相反。

同時,線程適合於在SMP機器上運行,而進程則可以跨機器遷移。

6 總結:進程與線程的區別!!

1)調度:在傳統操作系統中,擁有資源和獨立調度的基本單位都是進程。引入線程後,線程是獨立調度的基本單位,進程是擁有資源的基本單位。在同一進程中,線程的切換不會引起進程切換。在不同進程中進行的線程切換,則會引起進程切換。

2)擁有資源:不論是傳統的還是引入線程的操作系統,進程都是擁有資源的基本單位,線程不擁有資源(也有一點必不可少的資源),但線程可以共享其隸屬進程的系統資源。

3)併發性:在引入線程的操作系統中,不僅進程可以併發執行,而且同一進程內的多個線程也可以併發執行,從而使操作系統具有更好的併發性.大大提高系統吞吐量。

4)系統開銷:創建和撤銷進程時,系統都要爲之分配或回收資源,如內存空間、I/O設備等,因此操作系統所付出的開銷遠大於創建或撤銷線程的開銷。類似地,在進程切換時,涉及當前執行進程CPU環境的保存以及新調度的進程CPU環境的設置;而線程切換時只需保存和設置少量寄存器內容,因此開銷很小。另外,由於同一進程內的多個線程共享進程的地址空間,因此這些線程之間的同步與通信比較容易實現,甚至無須操作系統的干預。

5)地址空間和其他資源(例如打開的文件):進程的地址空間之間互相獨立,而同一進程的各線程間共享進程的資源,某進程內的線程對於其他進程不可見。

6)通信方面:進程間通信需要藉助操作系統,而線程間可以直接讀/寫進程數據段(如全局變量)來進行通信。

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