1. 进程与线程
1.1进程
- 进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。
- 进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源,是一个动态的概念,是一个活动的实体。它不只是程序的代码,还包括当前的活动,通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。
进程通信
进程通信:
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(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。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。
1.2 线程
线程是进程的一个实体,是CPU调度和分配的基本单位。进程是线程的容器,一个进程在运行时可能产生多个线程,一个进程下的线程共享进程所拥有的全部资源。
线程通信
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。wait/notify 等待 。。Volatile 内存共享。。CountDownLatch 并发工具。。CyclicBarrier 并发工具
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。
1.3 线程与进程的区别
- 线程是比进程更轻量级的调度执行单位,可以把一个进程的资源分配和执行调度分开,各个线程既可以共享进程资源(内存地址,文件I/O等),又可以独立调度(线程是CPU调度的基本单位)。
- 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:
- 地址空间:线程是进程内的一个执行单元,进程内至少有一个线程,它们共享进程的地址空间,而进程有自己独立的地址空间
- 资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
- 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
- 二者均可并发执行
- 每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口,但是线程不能够独立执行,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
- 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。
- 线程的资源利用率好。
- 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。