进程与线程

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在开始之前,我们一起看下,Chrome打开一个页面需要启动多少进程?你可以点击Chrome浏览器右上角的“选项”菜单,选择“更多工具”子菜单,点击“任务管理器”,这将打开Chrome的任务管理器的窗口,如下图

和Windows任务管理器一样,Chrome任务管理器也是用来展示运行中Chrome使用的进程信息的。从图中可以看到,Chrome启动了4个进程,你也许会好奇,只是打开了1个页面,为什么要启动这么多进程呢?

在解答这个问题之前,我们需要了解一下进程的概念,不过由于好多人容易把进程和线程的概念混淆,从而影响后续其他概念的理解,所以这里我就将这两个概念以及它们之间的关系一并为你讲解下。

#进程和线程

不过,在介绍进程和线程之前,我需要先讲解下什么是并行处理,因为如果你理解了并行处理的概念,那么再理解进程和线程之间的关系就会变得轻松许多。

#什么是并行处理

计算机中的并行处理就是同一时刻处理多个任务,比如我们要计算下面这三个表达式的值,并显示出结果

A = 1+2
B = 20/5
C = 7*8

在编写代码的时候,我们可以把这个过程拆分为四个任务:

  • 任务1 是计算A=1+2;
  • 任务2 是计算B=20/5;
  • 任务3 是计算C=7*8;
  • 任务4 是显示最后计算的结果

正常情况下程序可以使用单线程来处理,也就是分四步按照顺序分别执行这四个任务。

如果采用多线程,会怎么样呢?我们只需分“两步走”:第一步,使用三个线程同时执行前三个任务;第二步,再执行第四个显示任务。

通过对比分析,你会发现用单线程执行需要四步,而使用多线程只需要两步。因此,使用并行处理能大大提升性能

#线程 VS 进程

多线程可以并行处理任务,但是线程是不能单独存在的,它是由进程来启动和管理的。那什么又是进程呢?

一个进程就是一个程序的运行实例。详细解释就是,启动一个程序的时候,操作系统会为该程序创建一块内存,用来存放代码、运行中的数据和一个执行任务的主线程,我们把这样的一个运行环境叫进程。

为了让你更好地理解上述计算过程,我画了下面这张对比图

从图中可以看到,线程是依附于进程的,而进程中使用多线程并行处理能提升运算效率。

总结来说,进程和线程之间的关系有以下4个特点

1. 进程中的任意一线程执行出错,都会导致整个进程的崩溃。

我们可以模拟以下场景:

A = 1+2
B = 20/0
C = 7*8

我把上述三个表达式稍作修改,在计算B的值的时候,我把表达式的分母改成0,当线程执行到B = 20/0时,由于分母为0,线程会执行出错,这样就会导致整个进程的崩溃,当然另外两个线程执行的结果也没有了

2. 线程之间共享进程中的数据。

如下图所示,线程之间可以对进程的公共数据进行读写操作。

从上图可以看出,线程1、线程2、线程3分别把执行的结果写入A、B、C中,然后线程2继续从A、B、C中读取数据,用来显示执行结果。

3. 当一个进程关闭之后,操作系统会回收进程所占用的内存。

当一个进程退出时,操作系统会回收该进程所申请的所有资源;即使其中任意线程因为操作不当导致内存泄漏,当进程退出时,这些内存也会被正确回收。

比如之前的IE浏览器,支持很多插件,而这些插件很容易导致内存泄漏,这意味着只要浏览器开着,内存占用就有可能会越来越多,但是当关闭浏览器进程时,这些内存就都会被系统回收掉

4. 进程之间的内容相互隔离。

进程隔离是为保护操作系统中进程互不干扰的技术,每一个进程只能访问自己占有的数据,也就避免出现进程A写入数据到进程B的情况。正是因为进程之间的数据是严格隔离的,所以一个进程如果崩溃了,或者挂起了,是不会影响到其他进程的。如果进程之间需要进行数据的通信,这时候,就需要使用用于进程间通信(IPC)的机制了。