进程与线程

简介: 还在等什么,快来一起讨论关注吧,公众号【八点半技术站】,欢迎加入社群

关于进程和线程,大家总是说的一句话是“进程是操作系统分配资源的最小单元,线程是操作系统调度的最小单元”。这句话理论上没问题,我们来看看什么是所谓的“资源”呢。

 

什么是计算机资源

 

经典的冯诺依曼结构把计算机系统抽象成 CPU + 存储器 + IO,那么计算机资源无非就两种:

1. 计算资源

2. 存储资源

 

CPU是计算单元,单纯从CPU的角度来说它是一个黑盒,它只对输入的指令和数据进行计算,然后输出结果,它不负责管理计算哪些”指令和数据“。 换句话说CPU只提供了计算能力,但是不负责分配计算资源。

 

计算资源是操作系统来分配的,也就是常说的操作系统的调度模块,由操作系统按照一定的规则来分配什么时候由谁来获得CPU的计算资源,比如分时间片

 

存储资源就是内存,磁盘这些存储设备的资源。在这篇计算机底层知识拾遗(一)理解虚拟内存机制 我们说了操作系统使用了虚拟内存机制来管理存储器,从缓存原理的角度来说,把内存作为磁盘的缓存。进程是面向磁盘的,为什么这么说呢,进程表示一个运行的程序,程序的代码段,数据段这些都是存放在磁盘中的,在运行时加载到内存中。所以虚拟内存面向的是磁盘,虚拟页是对磁盘文件的分配,然后被缓存到物理内存的物理页中。

 

所以存储资源是操作系统由虚拟内存机制来管理和分配的。进程应该是操作系统分配存储资源的最小单元。

 

再来看看线程,理论上说Linux内核是没有线程这个概念的,只有内核调度实体(Kernal Scheduling Entry, KSE)这个概念。Linux的线程本质上是一种轻量级的进程,是通过clone系统调用来创建的。何谓“轻量级”会在后面细说。进程是一种KSE,线程也是一种KSE。所以“线程是操作系统调度的最小单元”这句话没问题。

 

什么是进程

进程是对计算机的一种抽象,

1. 进程表示一个逻辑控制流,就是一种计算过程,它造成一个假象,好像这个进程一直在独占CPU资源

2. 进程拥有一个独立的虚拟内存地址空间,它造成一个假象,好像这个进程一致在独占存储器资源

 

线程的性质:

1.线程是进程内的一个相对独立的可执行的单元。若把进程称为任务的话,那么线程则是应用中的一个子任务的执行。

2.由于线程是被调度的基本单元,而进程不是调度单元。所以,每个进程在创建时,至少需要同时为该进程创建一个线程。即进程中至少要有一个或一个以上的线程,否则该进程无法被调度执行。

3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。同一进程内的多个线程共享该进程的资源,但线程并不拥有资源,只是使用他们。

4.线程是操作系统中基本调度单元,因此线程中应包含有调度所需要的必要信息,且在生命周期中有状态的变化。

5.由于共享资源【包括数据和文件】,所以线程间需要通信和同步机制,且需要时线程可以创建其他线程,但线程间不存在父子关系。

进程与线程之间的关系

从一定意义上讲,进程就是一个应用程序在处理机上的一次执行过程,它是一个动态的概念,而线程是进程中的一部分,进程包含多个线程在运行。

在引入线程的操作系统中,通常都是把进程作为分配资源的基本单位,而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。由于线程比进程更小,基本上不拥有系统资源,故对它的调度所付出的开销就会小得多,能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度。

多线程使用的情形:

前台和后台工作情况;

异步处理工作情况;

需要加快执行速度情况;

组织复杂工作的情况;

同时有多个用户服务请求的情况等。

 

线程机制的优点:

多线程运行在同一个进程的相同的地址空间内,和采用多进程相比有以下优点:

1.创建和撤销线程的开销较之进程要少。创建线程时只需要建立线程控制表相应的表目,或有关队列,而创建进程时,要创建PCB表和初始化,进入有关进程队列,建立它的地址空间和所需资源等。

2.CPU在线程之间开关时的开销远比进程要少得多。因开关线程都在同一地址空间内,只需要修改线程控制表或队列,不涉及地址空间和其他工作。

3.线程机制也增加了通讯的有效性。进程间的通讯往往要求内核的参与,以提供通讯机制和保护机制,而线程间的通讯是在同一进程的地址空间内,共享主存和文件,无需内核参与。

相关文章
|
存储 Linux API
【Linux进程概念】—— 操作系统中的“生命体”,计算机里的“多线程”
在计算机系统的底层架构中,操作系统肩负着资源管理与任务调度的重任。当我们启动各类应用程序时,其背后复杂的运作机制便悄然展开。程序,作为静态的指令集合,如何在系统中实现动态执行?本文带你一探究竟!
【Linux进程概念】—— 操作系统中的“生命体”,计算机里的“多线程”
|
9月前
|
Java 测试技术 API
【JUC】(1)带你重新认识进程与线程!!让你深层次了解线程运行的睡眠与打断!!
JUC是什么?你可以说它就是研究Java方面的并发过程。本篇是JUC专栏的第一章!带你了解并行与并发、线程与程序、线程的启动与休眠、打断和等待!全是干货!快快快!
1212 2
|
9月前
|
JSON 网络协议 安全
【Java】(10)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
427 1
|
9月前
|
JSON 网络协议 安全
【Java基础】(1)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
394 1
|
调度 开发者 Python
深入浅出操作系统:进程与线程的奥秘
在数字世界的底层,操作系统扮演着不可或缺的角色。它如同一位高效的管家,协调和控制着计算机硬件与软件资源。本文将拨开迷雾,深入探索操作系统中两个核心概念——进程与线程。我们将从它们的诞生谈起,逐步剖析它们的本质、区别以及如何影响我们日常使用的应用程序性能。通过简单的比喻,我们将理解这些看似抽象的概念,并学会如何在编程实践中高效利用进程与线程。准备好跟随我一起,揭开操作系统的神秘面纱,让我们的代码运行得更加流畅吧!
|
并行计算 Linux
Linux内核中的线程和进程实现详解
了解进程和线程如何工作,可以帮助我们更好地编写程序,充分利用多核CPU,实现并行计算,提高系统的响应速度和计算效能。记住,适当平衡进程和线程的使用,既要拥有独立空间的'兄弟',也需要在'家庭'中分享和并行的成员。对于这个世界,现在,你应该有一个全新的认识。
478 67
|
调度 开发工具 Android开发
【HarmonyOS Next】鸿蒙应用进程和线程详解
进程的定义: 进程是系统进行资源分配的基本单位,是操作系统结构的基础。 在鸿蒙系统中,一个应用下会有三类进程:
457 0
|
SQL 监控 网络协议
YashanDB进程线程体系
YashanDB进程线程体系
|
消息中间件 调度
如何区分进程、线程和协程?看这篇就够了!
本课程主要探讨操作系统中的进程、线程和协程的区别。进程是资源分配的基本单位,具有独立性和隔离性;线程是CPU调度的基本单位,轻量且共享资源,适合并发执行;协程更轻量,由程序自身调度,适合I/O密集型任务。通过学习这些概念,可以更好地理解和应用它们,以实现最优的性能和资源利用。
559 11
|
Java Linux 调度
硬核揭秘:线程与进程的底层原理,面试高分必备!
嘿,大家好!我是小米,29岁的技术爱好者。今天来聊聊线程和进程的区别。进程是操作系统中运行的程序实例,有独立内存空间;线程是进程内的最小执行单元,共享内存。创建进程开销大但更安全,线程轻量高效但易引发数据竞争。面试时可强调:进程是资源分配单位,线程是CPU调度单位。根据不同场景选择合适的并发模型,如高并发用线程池。希望这篇文章能帮你更好地理解并回答面试中的相关问题,祝你早日拿下心仪的offer!
547 6

热门文章

最新文章