进程与线程

进程

概念

• 进程和程序的区别

  • 程序是静态的指令集合
  • 进程是动态的程序的一次执行过程

• 进程是进程实体的运行过程，是系统资源分配和调度的基本单位

• 注意：进程之间可以是独立的，也可以是交互性的

进程实体的组成

• PCB（面向操作系统）

  • 进程标识符PID
  • 用户标识符UID
  • 进程优先级
  • 堆栈指针
  • 是进程的唯一标识，进程创建时创建，进程结束时结束

• 程序段（面向进程自己)

• 数据段（面向进程自己)

进程的状态

• 状态

  • 就绪态 ：无CPU,有其他所有资源
  • 运行态：有CPU,有其他所有资源
  • 阻塞态：无CPU,资源不全
  • 创建态
  • 终止态

• 状态的转换

  • 

进程通信

• 顾名思义就是进程之间的信息交换

• 共享存储

  • 特点：两个进程对共享空间互斥访问，使用同步互斥工具

• 管道通信

  • 管道：连接读写进程的共享文件

• 消息传递

  • 消息进程提供发送/接收消息两个原语进行数据交换

线程

线程是一个基本的CPU执行单位，也是程序执行流的最小单位

引入线程目的

• 减少进程并发带来的时空开销（线程之间切换的开销很小)
• 引入之后不仅进程之间可以并发，进程内各线程也可以并发

特性和优点

• 并发系统开销降低，并发性提升

  • 注意：不同进程之间的线程切换是会导致进程切换的

• 引入线程之后，线程是CPU调度的基本单位，进程仍然是资源分配的基本单位

• 多CPU的系统上，各个线程也可以分派到不同的CPU上并行执行

• 线程几乎不拥有资源（极少）

  • 系统资源在进程那里

• 由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预

实现方式

• 用户级线程

  • 所有的线程管理工作都是用户基于线程库在管理，操作系统看不见多线程
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• 内核级线程

  • 所有的线程管理工作都是操作系统负责，操作系统能看到多线程
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• 多线程模型

  • 一对一

    • 一个用户级线程连接一个内核级线程

    • 操作系统只能看得内核级线程，所以只有内核级线程才是处理机分配的基本单位

  • 多对一

    • 多个用户级线程连接一个内核级线程

      • 优点：开销小
      • 缺点：并发度低：一个线程阻塞，所有进程阻塞

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  • 多对多

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      • 读个用户连接到多个内核