进程与线程

并行程序的几个基本概念——进程与线程

对进程与线程有一个宏观上的了解：

进程，是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，是一个动态概念，竟争计算机系统资源的基本单位。每一个进程都有一个自己的地址空间，即进程空间或（虚空间）。进程空间的大小 只与处理机的位数有关，一个 16 位长处理机的进程空间大小为 216 ，而 32 位处理机的进程空间大小为 232 。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。

线程，在网络或多用户环境下，一个服务器通常需要接收大量且不确定数量用户的并发请求，为每一个请求都创建一个进程显然是行不通的，——无论是从系统资源开销方面或是响应用户请求的效率方面来看。因此，操作系统中线程的概念便被引进了。线程，是进程的一部分，一个没有线程的进程可以被看作是单线程的。线程有时又被称为轻权进程或轻量级进程，也是 CPU 调度的一个基本单位。

1. 进程

进程是操作系统进行资源分配的基本单位。

进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

2. 线程

一个线程中可以有多个线程，是独立调度的基本单位。同一个进程中的多个线程之间可以并发执行，它们共享进程资源。

3. 区别

① 拥有资源：进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问率属进程的资源。

② 调度：线程是独立调度的基本单位，在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换，从一个进程内的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。

③ 系统开销：由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，因此操作系统所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地，在进行进程切换时，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置。而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。此外，由于同一进程内的多个线程共享进程的地址空间，因此，这些线程之间的同步与通信非常容易实现，甚至无需操作系统的干预。

④ 通信方面：进程间通信 (IPC) 需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性，而线程间可以通过直接读/写进程数据段（如全局变量）来进行通信。

举例：QQ 和 浏览器是两个进程，浏览器进程里面有很多线程，例如 http 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等，线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 http 请求时，浏览器还可以响应用户的其它事件。

 

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。