进程和线程
进程是程序执行时的一个实例,是担当分配系统资源(CPU时间、内存等)的基本单位。
进程本身不是基本运行单位,而是线程的容器。程序本身只是指令、进程才是程序(那些指令和数据)的真正运行实例。
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。
一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以有多个线程,每个线程执行不同的任务。线程包括进程中表示线程的线程ID、寄存器值、栈、调度优先级、信号屏蔽字、errno常量以及线程私有数据。进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的,包括可执行的程序文本、程序的全局内存和堆内存、栈以及文件描述符。在Unix和中线程也被称为轻量级进程(lightweight processes),但轻量级进程更多指的是内核线程(kernel thread),而把用户线程(user thread)称为线程。
“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。
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)。
使用多线程的理由
理由1: 和进程相比,它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。
在Linux系统下,一个新的进程必须分配独立的地址空间,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。
理由二: 线程间方便的通信机制。
进程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,这种方式很不方便。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,当然,数据的共享也带来其他一些问题,比如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,这正是编写多线程程序时最需要注意的地方。
不和进程比较,多线程程序还有以下的优点:
1、提高应用程序响应。当一个操作耗时很长时,整个系统都会等待这个操作,此时程序不会响应外部设备,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,避免这种情况。
2、使多CPU系统更加有效。不同的线程运行于不同的CPU上。
3、改善程序的结构。复杂的进程可以分为多个线程。
Linux线程开发API
多线程开发在 Linux 平台上已经有成熟的 pthread 库支持。其涉及的多线程开发的最基本概念主要包含三点:线程,互斥锁,条件。
线程操作又分线程的创建,退出,等待 3 种。
互斥锁则包括 4 种操作,分别是创建,销毁,加锁和解锁。
条件操作有 5 种操作:创建,销毁,触发,广播和等待。
具体如下表
参考文献