进程和线程 操作系统
进程和线程是计算机的基础础概念,它们都是程序执行的基本单位。进程是操作系统资源(如内存、文件、设备等)分配的基本单位,而线程是处理器调度和执行的基本单位。进程和线程之间有一些区别,主要有以下几点:
- 地址空间:线程共享进程的地址空间,也就是说,它们可以访问同一个内存区域。进程之间的地址空间是是独立的,也就是说,它们不能直接访问彼此的内存区域。
- 资源:线程共享进程的资源,如内存、文件、设备等。这样可以减少资源的创建和销毁的开销,提高程序的效率。但是,这也带来了一些问题,比如数据竞争、死锁等。进程之间的资源是是独立的,也就是说,它们需要通过系统调用或者网络通信来获取或者释放资源。
- 健壮性:多进程相比多线程更加健壮,因为一个进程程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响。但是多线程相比多进程更加容易出现错误或者异常,因为一个线程程崩溃后可能会导致整个进程程崩溃。
- 执行过程:每个个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。执行开销大。但是线程不能能独立执行,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。执行开销小。
- 可并发性:两者均可并发执行。但是多进程可以充分利用多核CPU进行并发处理,而多线程则依赖于单个CPU的多个执行单元(如超线程或多核)进行并发执行。
进程间的通信(InterProcess Communication,IPC)是指进程之间的信息交换1。以下是一些常见的进程间通信方式:
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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1。管道分为无名管道和有名管道(FIFO)2。
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消息队列(Message Queue):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1。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2。
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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1。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2。
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信号量(Semaphore):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2。
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套接字(Socket):套解口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同进程间的通信2。
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信号(Signal):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2。
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