進程與線程 併發與並行
進程與線程
首先要理解的是,我們的軟件都是運行在操作系統之上,操作系統再控制硬件,比如 處理器、內存、IO設備等。操作系統爲了向上層應用程序提供 簡單一致 的機制來控制複雜而又大相徑庭的低級硬件設備 抽象出 進程 的概念。進程是比較重量級的操作系統資源,它擁有獨立的內存空間,而在 現代操作系統中爲了實現在一個進程中執行多種任務,因此實現了 線程。 一個 進程 可以由多個 線程組成,每個 線程 是一個執行單元,線程 運行在 進程 的上下文環境中,並共享 同樣的代碼和全局數據。
我們經常說的 多線程 就是指的 在一個進程內有多個線程在執行任務,在實際開發中,開發者寫的代碼其實都是在線程的環境中執行的,而在多線程開發中,經常涉及到 一些 線程安全的問題,簡單的看下進程 和 線程佔有的資源情況
進程佔有的資源 | 線程佔有的資源 |
---|---|
地址空間 | 棧 |
全局變量 | 寄存器 |
打開的文件 | 狀態 |
等… | 程序計數器 |
簡單的理解 線程安全 的問題:多線程程序在運行時候,可能會同時對一個變量進行操作,操作的時候,一般線程會將這個變量的值 copy 到 自身線程的鉅變變量中,再進行操作,此時可能就會發生 讀寫時數據不同步(數據已經被其他線程操作了,自身線程操作時讀取的值已經是舊的了)的問題。
併發與並行
進程 可以申請和擁有系統資源,進程是一個實體,程序的執行依賴於、主存(存放程序和程序處理的數據) CPU(執行代碼) 等…(比如IO),而進程相當於一個環境,是控制這些操作系統硬件的實體,在操作系統中,一個系統上可以運行多個進程,運行的進程一般是多於運行它們的CPU 個數的, 所以通常一個CPU 可能需要運行多個進程任務,一個CPU 就像是一個工人,他一個時間節點只能做一件事情,所以 CPU 得頻繁的在多個 進程中切換(上下文切換),這種現象就是併發執行。
並行執行的概念是指 多個程序在多個CPU上同時執行,“並行” 概念是 併發 概念的一個子集,我們可以編寫一個 並行程序,但是如果沒有足夠的 CPU 來執行,那麼最終就變成了併發執行
併發:同時有很多任務需要做,可以串行執行也可以並行執行
並行:可以同時(嚴格意義上的)做多個任務