• 进程和线程


     进程的执行过程是线状的,尽管中间会发生中断或暂停,但该进程所拥有的资源只为该线状执行过程服务。
    线程的改变只代表了 CPU 执行过程的改变,而没有发生进程所拥有的资源变化。
    进程拥有一个完整的虚拟地址空间,不依赖于线程而独立存在;反之,线程是进程的一部分,没有自己的地址空间,与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。
    1. 线程的执行特性。
        线程只有 3 个基本状态:就绪,执行,阻塞。
        线程存在 5 种基本操作来切换线程的状态:派生,阻塞,激活,调度,结束。
    2. 进程通信。
        单机系统中进程通信有 4 种形式:主从式,会话式,消息或邮箱机制,共享存储区方式。
            主从式典型例子:终端控制进程和终端进程。
            会话式典型例子:用户进程与磁盘管理进程之间的通信。
    进程至少有 5 种基本状态,它们是:初始态,执行态,等待状态,就绪状态,终止状态。
     
    作者:zhonyong
    来源:知乎
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    首先来一句概括的总论:进程和线程都是一个时间段的描述,是CPU工作时间段的描述。
    下面细说背景:
    CPU+RAM+各种资源(比如显卡,光驱,键盘,GPS, 等等外设)构成我们的电脑,但是电脑的运行,实际就是CPU和相关寄存器以及RAM之间的事情。
    一个最最基础的事实:CPU太快,太快,太快了,寄存器仅仅能够追的上他的脚步,RAM和别的挂在各总线上的设备完全是望其项背。那当多个任务要执行的时候怎么办呢?轮流着来?或者谁优先级高谁来?不管怎么样的策略,一句话就是在CPU看来就是轮流着来。
    一个必须知道的事实:执行一段程序代码,实现一个功能的过程介绍 ,当得到CPU的时候,相关的资源必须也已经就位,就是显卡啊,GPS啊什么的必须就位,然后CPU开始执行。这里除了CPU以外所有的就构成了这个程序的执行环境,也就是我们所定义的程序上下文。当这个程序执行完了,或者分配给他的CPU执行时间用完了,那它就要被切换出去,等待下一次CPU的临幸。在被切换出去的最后一步工作就是保存程序上下文,因为这个是下次他被CPU临幸的运行环境,必须保存。
    串联起来的事实:前面讲过在CPU看来所有的任务都是一个一个的轮流执行的,具体的轮流方法就是:先加载程序A的上下文,然后开始执行A,保存程序A的上下文,调入下一个要执行的程序B的程序上下文,然后开始执行B,保存程序B的上下文。。。。
     
    ========= 重要的东西出现了========
    进程和线程就是这样的背景出来的,两个名词不过是对应的CPU时间段的描述,名词就是这样的功能。
    • 进程就是包换上下文切换的程序执行时间总和 = CPU加载上下文+CPU执行+CPU保存上下文
    线程是什么呢?
    进程的颗粒度太大,每次都要有上下的调入,保存,调出。如果我们把进程比喻为一个运行在电脑上的软件,那么一个软件的执行不可能是一条逻辑执行的,必定有多个分支和多个程序段,就好比要实现程序A,实际分成 a,b,c等多个块组合而成。那么这里具体的执行就可能变成:
    程序A得到CPU =》CPU加载上下文,开始执行程序A的a小段,然后执行A的b小段,然后再执行A的c小段,最后CPU保存A的上下文。
    这里a,b,c的执行是共享了A的上下文,CPU在执行的时候没有进行上下文切换的。这里的a,b,c就是线程,也就是说线程是共享了进程的上下文环境,的更为细小的CPU时间段。
     
    到此全文结束,再一个总结:
     
    进程和线程都是一个时间段的描述,是CPU工作时间段的描述,不过是颗粒大小不同。
     
     
    1) 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.
    2) 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。
    3) 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。
    4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
    5) 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。
     
     
    线程和进程在使用上各有优缺点:
    线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;
    而进程正相反。
    同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。
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