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进程和线程的区别有哪些

更多 2013/10/24 来源:编程学习浏览量:1469
学习标签: 进程 线程
本文导读:进程和线程的差别简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程. 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。

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。

 

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。线程可以在处理器上独立调度执行,这样,在多处理器环境下就允许几个线程各自在单独处理器上进行。操作系统提供线程就是为了方便而有效地实现这种并发性。

 

线程的性质

1.线程是进程内的一个相对独立的可执行的单元。若把进程称为任务的话,那么线程则是应用中的一个子任务的执行。

2.由于线程是被调度的基本单元,而进程不是调度单元。所以,每个进程在创建时,至少需要同时为该进程创建一个线程。即进程中至少要有一个或一个以上的线程,否则该进程无法被调度执行。

3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。同一进程内的多个线程共享该进程的资源。但线程并不拥有资源,只是使用他们。

4.线程是操作系统中基本调度单元,因此线程中应包含有调度所需要的必要信息,且在生命周期中有状态的变化。

5.由于共享资源【包括数据和文件】,所以线程间需要通信和同步机制,且需要时线程可以创建其他线程,但线程间不存在父子关系。

多线程使用的情形:前台和后台工作情况;异步处理工作情况;需要加快执行速度情况;组织复杂工作的情况;同时有多个用户服务请求的情况等。

 

有了进程为什么还要线程?

进程有很多优点,它提供了多道编程,让我们感觉我们每个人都拥有自己的CPU和其他资源,可以提高计算机的利用率。很多人就不理解了,既然进程这么优秀,为什么还要线程呢?其实,仔细观察就会发现进程还是有很多缺陷的,主要体现在两点上:

  • 进程只能在一个时间干一件事,如果想同时干两件事或多件事,进程就无能为力了。

  • 进程在执行的过程中如果阻塞,例如等待输入,整个进程就会挂起,即使进程中有些工作不依赖于输入的数据,也将无法执行。

如果这两个缺点理解比较困难的话,举个现实的例子也许你就清楚了:如果把我们上课的过程看成一个进程的话,那么我们要做的是耳朵听老师讲课,手上还要记笔记,脑子还要思考问题,这样才能高效的完成听课的任务。而如果只提供进程这个机制的话,上面这三件事将不能同时执行,同一时间只能做一件事,听的时候就不能记笔记,也不能用脑子思考,这是其一;如果老师在黑板上写演算过程,我们开始记笔记,而老师突然有一步推不下去了,阻塞住了,他在那边思考着,而我们呢,也不能干其他事,即使你想趁此时思考一下刚才没听懂的一个问题都不行,这是其二。

现在你应该明白了进程的缺陷了,而解决的办法很简单,我们完全可以让听、写、思三个独立的过程,并行起来,这样很明显可以提高听课的效率。而实际的操作系统中,也同样引入了这种类似的机制——线程。

 

引入线程的好处

(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。

 

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)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。
(4)处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
(5)线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。

 

线程与进程的区别:


(1)调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。
 

(2)并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。
 

(3)拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。
 

(4)系统开销:在创建或撤销进程的时候,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的明显大于创建或撤销线程时的开销。但进程有独立的地址空间,进程崩溃后,在保护模式下不会对其他的进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同的执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但是在进程切换时,耗费的资源较大,效率要差些。

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