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linux下进程和线程的区别(转存)  

2013-05-06 14:21:44|  分类: linux系统级工具 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、进程与线程(Process and Thread )   
    进程是程序执行时的一个实例,即它是程序已经执行到课中程度的数据结构的汇集。从内核的观点看,进程的目的就是担当分配系统资源(
CPU时间、内存等)的基本单位。

    线程是进程的一个执行流,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。一个进程由几个线程组成(拥有很多相对独立的执行流的用户程序共享应用程序的大部分数据结构),线程与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

    "进程——资源分配的最小单位,线程——程序执行的最小单位"

      进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路 径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程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,但在进程切换时, 耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

     总的来说就是:进程有独立的地址空间,线程没有单独的地址空间(同一进程内的线程共享进程的地址空间)。

2、多线程

    使用多线程的理由之一是和进程相比,它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。我们知道,在Linux系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种"昂贵"的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程,它们彼此之间使用相同的地址空间,共享大部分数据,启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间,而且,线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计,总的说来,一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右,当然,在具体的系统上,这个数据可能会有较大的区别。

使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。 对不同进程来说,它们具有独立的数据空间,要进行数据的传递只能通过通信的方式进行,这种方式不仅费时,而且很不方便。线程则不然,由于同一进程下的线程 之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便。当然,数据的共享也带来其他一些问题,有的变量不能同时被两个线程 所修改,有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击,这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。

除了以上所说的优点外,不和进程比较,多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式,当然有以下的优点:

  • 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义,当一个操作耗时很长时,整个系统都会等待这个操作,此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作,而使用多线程技术,将耗时长的操作(time consuming)置于一个新的线程,可以避免这种尴尬的情况。

  • 使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时,不同的线程运行于不同的CPU上。

  • 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。

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补充资料

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         线程是进程中某一个单一顺序的控制流,也被成为轻量级进程(lightweight processes)是CPU调度和分派的基本单元.

        进程是操作系统结构的基础,是一个正在执行的程序,计算机中正在运行的程序实例,可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体,由单一顺序的执行显示,一个当前状态和一组相关的系统资源所描述的活动单元。也被称之为重量级进程heavyweight processes.

       线和与吉程之间的关系如下图所示:

linux下进程和线程的区别(转存) - itoedr - itoedr的it学苑
 

下面从调度、并发性、系统开销、拥有资源等方面对线程和进程进行比较。

调度

       在传统的操作系统中,CPU调度和分派的基本单位是进程,而在引入线程的操作系统中则把线程作为CPU调度和分 派的基本单位,进程则作为资源拥有的基本单位,从而使传统进程的两个属性分开,线程便能轻装运行,这样可以显著提高系统的并发性。同一进程中线程的切换不 会引起进程的切换,从而避免了昂贵的系统调用,但是在由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时便会引起进程的切换。

并发性

       在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而能够有 效的利用系统资源和提高系统的吞吐量。例如,在一个未引入线程的单CPU操作系统中,若仅设置一个文件服务进程当它由于某种原因被封锁时,变没有其他的文 件服务进行来提供服务,在引入了线程的操作系统中,可以在一个文件服务进程中设置多个线程,当第一个线程等待时,文件服务进程中的第二个线程可以继续运 行;当第二个线程封锁封锁时,第三个线程可以继续执行从而显著提高了文件服务的质量以及系统的吞吐量

系统开销

      无论是引入了线程的操作系统还是传统的操作系统,进程都是拥有系统资源的一个独立单位,他可以拥有自己的资源,一般线程自己不拥有系统资源但它可以访问它隶属的进程的资源。也就是说,一个进程的代码段数据段及系统资源可供同一进程的其他所有线程使用。

拥有资源

        由于在创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间 I/O设备等,因此操作系统所付出的开销将显著的大于在创建或撤销进程时的开销。类似的在进程切换时,涉及到整个当前进程CPU环境的保存环境的设置以及 新被调度运行的进程的CPU环境的设置,而线程的切换只需保存和设置少量寄存器的内容,并不涉及寄存器管理方面的操作。可见进程切换的开销要远远大于线程 切换的开销,此外由于同一进程中的多个线程具有相同的地址空间,致使他们之间的同步和通信的实现也变得相对容易,在有的系统中线程的切换同步和通信都无需 操作系统内核干预。

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