進程、線程、進程池、進程三態、同步、異步、併發、並行、串行


   
   
   

來源:cnblogs.com/songhaixing/p/13799827.html

一進程, 線程

1.進程

什麼是進程?

  • 開發寫的代碼我們稱爲程序,那麼將開發的代碼運行起來。我們稱爲進程。

  • 明白點: 當我們運行一個程序,那麼我們將運行的程序叫進程。

精簡重點

進程是申請一塊內存空間,將數據放到內存空間中去, 是申請數據的過程是最小的資源管理單元

  • 進程是線程的容器

程序與進程的區別

  • 程序是數據和指令的集合, 是一個靜態的概念, 就是一堆代碼, 可以長時間的保存在系統中

  • 進程是程序運行的過程, 是一個動態的概念, 進程存在着生命週期, 也就是說進程會隨着程序的終止而銷燬, 不會永久存在系統中

進程之間交互

  • 進程之間通過 TCP/IP 端口實現

2.線程

什麼是線程

  • 線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位

  • 它被包含在進程之中,是進程中的實際運作單位

  • 一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流,一個進程中可以併發多個線程,每條線程並行執行不同的任務。

精簡重點

是進程的一條流水線, 只用來執行程序,而不涉及到申請資源, 是程序的實際執行者最小的執行單元

線程之間交互

  • 多個線程共享同一塊內存,通過共享的內存空間來進行交互

3.進程與線程的關係

例子:

我們打開一個聊天軟件,這就是開啓了一個進程;當我們在軟件裏面打開一些功能,比如空間, 掃一掃, 設置...,這些操作就是線程

所以可以說 "進程" 包含 "線程", "線程" 是 "進程" 的子集

進程是線程的容器

工廠流水線例子:

4.總結

  • 進程:指在系統中正在運行的一個應用程序;程序一旦運行就是進程;進程——資源分配的最小單位

  • 線程:系統分配處理器時間資源的基本單元,或者說進程之內獨立執行的一個單元執行流。線程——程序執行的最小單位

  • 進程要分配一大部分的內存,而線程只需要分配一部分棧就可以了.

  • 一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.

  • 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.

二.並行, 併發, 串行

  • 併發: 多個任務看起來是同時進行, 這是一種假並行

單核下使用多道技術實現

  • 並行: 多個任務同時進行

並行必須有多核才能實現,否則只能實現併發(僞並行)

  • 串行: 一個程序完完整整的運行完,再運行下一個進程

四.任務運行的三種狀態

進程在運行的過程中不斷地改變其運行狀態

通常一個運行的進程必須具有三種狀態:就緒態, 運行態, 阻塞態


1.就緒態 (Ready)

  • 當進程已分配到除CPU以外的所有必要的資源後,只要再獲得CPU, 便可執行程序, 進程這時的狀態就稱爲就緒態,

  • 在一個系統中處於就緒態的進程可能有多個, 通常將他們排成一個隊列, 這就叫就緒隊列

2.運行態 (Running)

  • 當進程已經獲得CPU操作權限, 其程序正在運行, 着就叫做運行態

  • 在單核操作系統中, 只有一個進程處於運行態, 多核操作系統有多個進程處於運行態

3.阻塞態 (Blocked)(sleep)

  • 正在執行的進程, 由於等待某個事件而無法執行時, 便被操作系統剝奪了cpu的操作時間, 這是就是阻塞態

  • 引起阻塞的原因多種, 例如: 等待I/O操作, 更高優先級的任務搶走了CPU權限等.

4.進程三種狀態 間的轉換

一個進程在運行期間, 會不斷地在一種狀態切換到另一隻種狀態

他可以是多次處於就緒態和運行態, 也可以多次處於阻塞態, 下圖是三種狀態的轉換圖

就緒態➠➠運行態

處於就緒態的進程, 當進程調度程序爲之分配了CPU的時間片後, 該進程就會由就緒態轉變成運行態

運行態➠➠就緒態

處於運行態的進程在運行過程中, 因爲分配的時間片用完了, 於是失去了CPU的使用權限, 運行態就會重新轉爲就緒態

運行態➠➠阻塞態

正在運行的進程由於遇到I/O操作或被更高優先級的任務搶走CPU使用權限而無法繼續執行, 便從運行態轉爲阻塞態

阻塞態➠➠就緒態

處於阻塞態的進程, 若其等待的事情已經處理完畢, 於是進程從阻塞態轉爲就緒態

四.任務提交的兩種方式

1.同步

  • 同步是指發送方發送數據後, 等接收方發回響應後才發下一個數據報的通訊方式

  • 同步是指兩個程序的運行是相關的, 其中一個線程在阻塞需要等待狀態, 那另一個線程才運行

2.異步

  • 異步是指發送方發出數據後, 不等接收方發回響應, 接着就發下個數據報的通訊方式

  • 異步是指兩個線程毫無相關, 自己運行自己的

3.例子

同步

❶你叫我去喫飯, 我聽到了就立即和你去喫飯, 如果沒有聽到, 你就不停的叫, 直到我告訴你聽到了, 才一起去喫飯

❷打電話好比同步, 兩邊是同時進行不能再打給另一個人

異步

❶你叫我去喫飯, 然後自己去喫飯了, 我得到消息後可能立即走, 也可能過會兒走

❷發消息好比異步, 和一個人發完消息就可能和另一個人發消息

五.進程池

1.什麼是進程池?

  • 進程池是 資源進程管理進程組成的技術的應用.

2.爲什麼要有進程池?

😮忙時會有成千上萬的任務需要被執行,閒時可能只有零星任務。

😒那麼在成千上萬個任務需要被執行的時候,我們就需要去創建成千上萬個進程麼?

😓首先,創建進程需要消耗時間,銷燬進程也需要消耗時間。

😟第二即便開啓了成千上萬的進程,操作系統也不能讓他們同時執行,這樣反而會影響程序的效率。

😥因此我們不能無限制的根據任務去開啓或者結束進程。那麼我們要怎麼做呢?

3.進程池的概念

  • 定義一個池子,在裏面放上固定數量的進程,有需求來了,就拿一個池中的進程來處理任務

  • 等到處理完畢,進程並不關閉,而是將進程再放回進程池中繼續等待任務

  • 如果有很多任務需要執行,池中的進程數量不夠,任務就要等待之前的進程執行任務完畢歸來,拿到空閒進程才能繼續執行。

  • 也就是說,進池中進程的數量是固定的,那麼同一時間最多有固定數量的進程在運行

  • 這樣不會增加操作系統的調度難度,還節省了開關進程的時間,也一定程度上能夠實現併發效果

4.資源進程

  • 預先創建好的空閒進程,管理進程(好比池子)會把工作分發到空閒進程來處理。

5.管理進程

  • 管理進程負責創建資源進程,把工作交給空閒資源進程處理,回收已經處理完工作的資源進程。

資源進程與管理進程的交互

管理進程如何有效的管理資源進程,分配任務給資源進程?

通過IPC,信號,信號量,消息隊列,管道等進行交互。


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