总结——进程与线程的区别,进程/线程通信
进程和线程的区别
- 进程是操作系统资源分配的基本单位;线程是任务调度和执行的基本单位。
- 进程有自己独立的地址空间,每启动一个进程,系统都会为其分配地址空间;线程没有独立的地址空间(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。
- 每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),进程之间的切换会有较大的开销;而所属同一个进程的线程共享代码和数据空间,线程之间切换的开销小。
- 线程之间通信更方便,同一个进程下,线程共享全局变量,静态变量等数据;进程之间的通信需要以通信的方式(IPC)进行(但多线程程序处理好同步与互斥是个难点)。
- 多进程程序更安全,生命力更强,一个进程死掉不会对另一个进程造成影响(源于有独立的地址空间);多线程程序更不易维护,一个线程死掉,整个进程就死掉了(因为共享地址空间);
通信方式之间的差异
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
- 无名管道( 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。所谓有亲缘关系,是指有同一个祖先。所以管道并不是只可以用于父子进程通信,也可以在兄弟进程之间还可以用在祖孙之间等;管道的本质是内核维护了一块缓冲区与管道文件相关联,对管道文件的操作,被内核转换成对这块缓冲区内存的操作。
- 命名管道 (FIFO) : 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。命名管道不同于无名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联,以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中,这样,即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此通过 FIFO 相互通信,因此,通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。
- 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,接收到该信号的进程会执行相应的操作。信号是由操作系统处理的,所以信号的处理在内核态。如果不是紧急信号的话,它不一定被立即处理,操作系统不会为了处理一个信号而把当前正在运行的进程挂起,因为挂起(进程切换)当前进程消耗很大。所以操作系统一般会将信号先放入信号表中,一般选择在内核态切换回用户态的时候处理信号(不用自己单独进行进程切换以免浪费时间)。
- 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,如信号量,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。
推荐:
进程间通信和线程间通信的几种方式: https://blog.csdn.net/liyue98/article/details/80112246
线程间的通信、同步方式与进程间通信方式: https://blog.csdn.net/qq_32621445/article/details/78635951
进程间通信和线程间通信的几种方式:https://blog.csdn.net/liyue98/article/details/80112246
Linux内核解析:进程间通信:管道: https://www.cnblogs.com/zengyiwen/p/5755170.html
Linux进程间通信之消息队列: https://blog.csdn.net/wei_cheng18/article/details/79661495
进程间通信--信号: https://blog.csdn.net/ShWe_yayaya/article/details/81737848
进程间的通信—套接字(socket):https://www.cnblogs.com/wanjianjun777/p/10483907.html