操作系统线程和进程的区别（操作系统1.进程与线程）

为了方便操作系统管理,完成各程序并发执行,引入了进程等相关概念

程序段,数据段,PCB三部分构成了进程实体,一般情况下,我们把进程实体称为进程

PCB是进程存在的唯一标识.因此,所谓创建进程就是创建进程中的PCB,撤销进程就是

撤销进程中的PCB

引入进程实体的概念后,进程可定义未:

进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的基本单位

1.2 进程的组成与组织(一) 组成

进程是由程序段,数据段和PCB三部分组成

• 而其中最重要的就是进程控制块PCB（Process Control Block）
• PCB简介：PCB中记录了操作系统所需的，用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。PCB的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。例如，当OS要调度某进程执行时，要从该进程的PCB中查处其现行状态及优先级；在调度到某进程后，要根据其PCB中所保存的处理机状态信息，设置该进程恢复运行的现场，并根据其PCB中的程序和数据的内存始址，找到其程序和数据；进程在执行过程中，当需要和与之合作的进程实现同步，通信或者访问文件时，也都需要访问PCB；当进程由于某种原因而暂停执行时，又须将断点的处理机环境保存在PCB中。可见，在进程的整个生命期中，系统总是通过PCB对进程进行控制的，即系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的。所以说，PCB是进程存在的唯一标志。

PCB通常包含的内容：

(二) 组织

（1）链接方式

（2）索引方式

1.3 进程的特征

1.4 进程的状态与转化(一) 进程状态

• 运行态:已占有CPU处理机,并正在运行
• 就绪态: 以具备运行的条件(即获取了除了CPU外的一切资源),但因为还未获取CPU而在就绪队列上等待
• 阻塞态:因为等待某一件事件而让出了CPU,暂停运行.如等待操作系统分配打印机,等待磁盘读写操作等
• 创建态:进程正在被创建.进程创建需要许多步骤:
• 首先创建一个PCB
• 向PCB中填写一些控制和管理进程的信息
• 系统为进程分配运行时所必须的资源
• 结束态:进程运行结束.操作系统回收相关资源

(二) 状态转化

1.5 原语实现进程控制(一) 进程控制及原语

进程控制的主要功能是对系统中的所有进程施行有效的管理,主要具有:

创建进程删除进程切换进程状态等

在操作系统中,将进程控制所用到的程序段成为原语,原语的特点就是执行期间不中断,只能一气呵成

原语采用关中断和开中断的指令实现:

(二) 五种进程控制原语

• 进程创建原语

• 进程终止

• 进程唤醒和阻塞

这是一对成双出现的原语,阻塞就必须伴随着唤醒

阻塞原语 是进程进行了系统调用

唤醒原语是 系统调用等相关操作结束后唤醒被阻塞的线程

• 进程切换

(三) 进程控制总结

• 进程控制,只是变化PCB的位置,程序本身还是在内存中的这也体现了,os是根据PCB来对进程进行管理和调度的
• 进程控制相同点:

1.6 进程通信

首先,进程是系统资源分配的基本单位,每个进程都有自己独立的内存空间,与其他进程相互隔离

为了保护进程安全,进程不能直接访问另一个进程的内存空间

但是,各个进程间数据的交互又是必须的

因此,操作系统提供了三种让进程通信的方式:

(一) 共享存储

共享一块到家都能访问的空间,但为互斥共享,进每次只能有一个线程进行读写操作

(二) 消息传递

在消息传递系统中,进程的数据交换是以格式化的数据为单位的.

• 直接通信方式:A进程直接发送消息到B进程的消息缓冲队列上
• 间接通信方式:A进程将消息发送到某个中间件上(如消息队列),B再从该中间件上取消息

(三)管道通信

管道通信相当于开辟了一个内存缓冲区,以实现读写进程的连接和通信,类似于java nio

1.7 线程与多线程模型(一) 线程的概念

为什么要引入线程的概念呢?

因为有的进程可能需要同时做很多事情(很多程序),如QQ(一个大进程),需要同时处理视频,聊天,传输文件等

而传统的进程只能串行的执行一系列的程序,所以为了提高系统的并发度,引入了线程的概念

(二) 引入线程的变化与好处

• 资源分配和调度:传统进程是资源分配和调度的基本单位引入线程后,进程只作为资源分配的独立单位,而线程才是CPU调度的基本单位
• 并发性原先只能实现进程的并发引入线程后,实现了进程间的线程的并发执行,提供了并发成都
• 系统开销传统的进程间并发,需要切换进程的运行环境,系统开销大,浪费了大量时间用户进程切换引入线程后,同一进程内的线程可并发执行,而不需要切换进程环,大大减小系统开销

(三) 线程类型

• 用户级线程有关线程的管理由用户完成,内核感知不到线程的存在.

• 内核级线程线程的管理由内核完成

(四) 多线程模型

用户级和内核级线程的交叉组合,会产生不一样的模型

• 多对一模型

• 一对一模型

也即每个用户级线程对应一个内核级线程,

优点:并发度高,一个线程的阻塞不会导致别的线程阻塞缺点:每个线程创建一个内核线程与之对应,开销过大

• 多对多模型

多对多模型是对以上两种模型的这种,有n各用户级线程和m各内核级线程,要求(m<=n)

即解决了多对一模型并发度不高的缺点,又解决了一对一模型开销大的缺点:

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