进程和线程的区别与联系,进程和线程的区别

2024-03-25 04:18:30 生活百科 投稿:LE
最佳答案进程和线程的根本区别是进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。另外区别还有资源开销、包含关系、内存分配、影响关系、执行过程等。资源开销:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可

进程和线程的区别

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进程和线程的根本区别是进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。另外区别还有资源开销、包含关系、内存分配、影响关系、执行过程等。

资源开销:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。

包含关系:如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

内存分配:同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源,而进程之间的地址空间和资源是相互独立的。

影响关系:一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响,但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。

执行过程:每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行,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,两者均可并发执行。

进程和线程的根本区别是进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。

线程和进程有什么区别?进程间如何通讯,线程间如何通讯

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进程和线程的区别:

对于进程来说,子进程是父进程的复制品,从父进程那里获得父进程的数据空间,堆和栈的复制品。

而线程,相对于进程而言,是一个更加接近于执行体的概念,可以和同进程的其他线程之间直接共享数据,而且拥有自己的栈空间,拥有独立序列。

共同点: 它们都能提高程序的并发度,提高程序运行效率和响应时间。线程和进程在使用上各有优缺点。 线程执行开销比较小,但不利于资源的管理和保护,而进程相反。同时,线程适合在SMP机器上运行,而进程可以跨机器迁移。

他们之间根本区别在于 多进程中每个进程有自己的地址空间,线程则共享地址空间。所有其他区别都是因为这个区别产生的。比如说:

1. 速度。线程产生的速度快,通讯快,切换快,因为他们处于同一地址空间。

2. 线程的资源利用率好。

3. 线程使用公共变量或者内存的时候需要同步机制,但进程不用。

而他们通信方式的差异也仍然是由于这个根本原因造成的。

通信方式之间的差异

因为那个根本原因,实际上只有进程间需要通信,同一进程的线程共享地址空间,没有通信的必要,但要做好同步/互斥,保护共享的全局变量。

而进程间通信无论是信号,管道pipe还是共享内存都是由操作系统保证的,是系统调用.

一、进程间的通信方式

管道( pipe ):管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。有名管道 (namedpipe) :有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。信号量(semophore ) :信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。消息队列( messagequeue ) :消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。信号 (sinal ) :信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。共享内存(shared memory ) :共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。套接字(socket ) :套接口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同设备及其间的进程通信。

二、线程间的通信方式

锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。读写锁允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的。条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量信号机制(Signal):类似进程间的信号处理

线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。

程序员面试都会遇到的问题:进程和线程的区别,你该如何回答?

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当你刚入职场时,无论你是用C++还是Java甚至只是应聘运维岗位,相信你都会遇到这个问题。

这是一个很基础的问题,但又是一个很考验人水平的问题。

说基础是因为每个学计算机的人都应该懂,进程线程是计算机的基础概念,是每个程序员时时刻刻都要接触的东西。

但这又是一个充满陷阱可以无限扩展和深入的一个问题。比如可以从操作系统知识扩展到计算机组成原理,可以从单线程扩展到并发编程,可以从并发编程深入到线程同步、线程安全、进程间通信等等。

那么我们该如何回答好这个问题呢?

既然要谈区别,那么首先需要理解什么是进程和线程。

之前,我读到一篇材料,发现有一个很好的类比,可以把它们解释地清晰易懂。

1.计算机的核心是CPU,它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂,时刻在运行。

2.假定工厂的电力有限,一次只能供给一个车间使用。也就是说,一个车间开工的时候,其他车间都必须停工。背后的含义就是,单个CPU一次只能运行一个任务。

3.进程就好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。

4.一个车间里,可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

5.线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

6.车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。

7.可是,每间房间的大小不同,有些房间最多只能容纳一个人,比如厕所。里面有人的时候,其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。

8.一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就叫互斥锁(Mutual exclusion,缩写 Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。

9.还有些房间,可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。

10.这时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做信号量(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出,mutex是semaphore的一种特殊情况(n=1时)。也就是说,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。

11.操作系统的设计,因此可以归结为三点:

以多进程形式,允许多个任务同时运行;以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行;提供协调机制,一方面防止进程之间和线程之间产生冲突,另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

这个类比可以很形象的说明进程与线程的区别。

当然面试的时候你不可能说上这一堆,面试官估计要跟你急,时间宝贵,我们需要用最精简的语言说出两者的概念以及区别。

你可以这样分点回答(面试时需要逻辑条理清晰、语言简洁、直中要害):

(1)进程

进程是程序的一次执行过程,是一个动态概念,是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位,每一个进程都有一个自己的地址空间,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。

(2)线程

线程是CPU调度和分派的基本单位,它可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。

(3)联系

线程是进程的一部分,一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。

(4)区别:理解它们的差别,我从资源使用的角度出发。(所谓的资源就是计算机里的中央处理器,内存,文件,网络等等)

根本区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是任务调度和执行的基本单位

在开销方面:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。

所处环境:在操作系统中能同时运行多个进程(程序);而在同一个进程(程序)中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)

内存分配方面:系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间;而对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源。

包含关系:没有线程的进程可以看做是单线程的,如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

为什么需要设计线程?

在传统进程模型中,进程的内涵可分为下面两个方面:

调度、执行的基本单位:每个进程都有自己的运行状态、优先级、寄存器等,是OS调度的基本单位。

资源所有权:包括程序、数据、文件等资源。一个进程拥有对这些资源的所有权,OS则提供保护功能,避免不同进程之间的资源冲突。

既然是两个独立的功能,可不可以把它们分离呢?这就出现了线程(thread)的概念:

执行与调度的基本单位:thread

资源所有权:process

那么执行与调度的基本单位是线程,这样设置有什么好处?

计算机操作系统里面有两个重要概念:并发和隔离。

并发是为了尽量让硬件利用率高,线程是为了在系统层面做到并发。线程上下文切换效率比进程上下文切换会高很多,这样可以提高并发效率。

隔离也是并发之后要解决的重要问题,计算机的资源一般是共享的,隔离要能保障崩溃了这些资源能够被回收,不影响其他代码的使用。所以说一个操作系统只有线程没有进程也是可以的,只是这样的系统会经常崩溃而已,操作系统刚开始发展的时候和这种情形很像。

所以:线程和并发有关系,进程和隔离有关系。线程基本是为了代码并发执行引入的概念,因为要分配cpu时间片,暂停后再恢复要能够继续和没暂停一样继续执行;进程相当于一堆线程加上线程执行过程中申请的资源,一旦挂了,这些资源都要能回收,不影响其他程序。

作者:风平浪静如码原文链接:https://juejin.im/post/5e5cb893f265da570d736388

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标签: 线程 进程
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