1、首先,进程是一个实体,每一个进程都有自己对应的系统分配的内存地址,一般情况下,包括文本区域(text region)、数据区域(data region)和堆栈(stack region)。文本区域存储处理器执行的代码;数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存;堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量;
2、进程可以理解为一个正在执行的程序,程序是一个静态的没有生命体征的实体,而经过操作系统处理对其赋予生命时(即调用程序执行操作),这个程序才可以变为一个活动的、有生命体征的实体,即进程。
3、进程共有三种状态:就绪、阻塞和运行。
(1)、就绪态:就绪状态是指程序已达到可以运行的状态,只等CPU分配资源就可以运行的状态。
(2)、阻塞态:当程序运行条件没有满足时,需要等待条件满足时候才能执行时所处的状态,如等待i/o操作时候,此刻的状态就叫阻塞态。
(3)、运行态:进程占用CPU,并在CPU上运行。即程序正在运行时所处的状态。
进程状态转换在此处不在赘述,请看下一篇文章。
程序
程序是指系统指令和数据的有序集合,是一个静态的实体,不存在运行状态的概念。
进程与程序的概念:
1、进程是程序运行所处的状态实体名称,是一个动态概念。
2、进程包含程序,进程的执行离不开程序,二进程的文本区域就是代码区,即程序存储的区域。
线程
线程是进程中执行运算的最小单元,是操作系统执行处理机制的基本单位。每个进程至少有一个线程,线程可以利用进程所拥有的资源执行调度和运算。
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,线程可以在一个进程中进行切换,占用资源开销小,能更高效的提高系统多个程序间并发执行的程度。
线程既可以有操作系统内核控制调度,也可以由用户程序控制调度。
进程与线程的对比
1、进程是操作系统资源分配的基本单位,所有与该进程有关的资源,均会被记录在进程控制块PCB中,以表示该进程所拥有的资源。同一进程下的所有线程共享该进程下的所有资源。
2、线程是分配处理机的基本单位,与系统资源分配无关。事实上,正在在处理机上运行的是线程,并非进程。
3、一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。
4、线程在执行的时候需要协作同步,不同进程的线程间要利用消息通信方法实现同步。
进程与线程的关系
1、进程将CPU资源分给线程,即真正在CPU上运行的是线程。
2、操作资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
多进程
在同一个时间里,同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态,这便是多任务(多进程)。现代的操作系统几乎都是多进程操作系统,能够同时管理多个进程的运行。 多进程带来的好处是明显的。但是多进程对于系统的资源要求甚高,资源浪费也比较严重。应用多进程场景最多的是windows系统,例如同时打开运行软件,每个软件打开相当于运行一个进程。
多线程
在一段完整的代码中,往往会有需要独立的代码模块,而这些独立运行的程序片段叫作“线程”(Thread),利用多个线程编程的概念就叫作多线程处理(多线程编程),多线程是为了同步完成多项任务,不是为了提高运行效率,而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率。多线程是在程序在同一时间需要完成多项任务的时候实现的。多线程的目的仅仅是为了提高资源利用效率。各个线程执行自己的任务,这些线程可以”同时进行“。同时进行并非同一时刻进行,而是在某一时间段内,完成所有任务,任务的运行有先后顺序。
并发
并发的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU) 在若干道程序(或线程)之间多路复用,并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。
微观角度:所有的并发处理都有排队等候,唤醒,执行等这样的步骤,在微观上他们都是序列被处理的,如果是同一时刻到达的请求(或线程)也会根据优先级的不同,而先后进入队列排队等候执行。
宏观角度:多个几乎同时到达的请求(或线程)在宏观上看就像是同时在被处理。
并发就是只有一个CPU资源,程序(或线程)之间要竞争得到执行机会。图中的第一个阶段,在A执行的过程中B,C不会执行,因为这段时间内这个CPU资源被A竞争到了,同理,第二个阶段只有B在执行,第三个阶段只有C在执行。其实,并发过程中,A,B,C并不是同时在进行的(微观角度)。但又是同时进行的(宏观角度)。
并行
并行指两个或两个以上事件(或线程)在同一时刻发生,是真正意义上的不同事件或线程在同一时刻,在不同CPU资源上(多核),同时执行。
并行,不存在像并发那样竞争CPU资源,等待执行的概念,因为并行状态下的线程分布在不同的CPU上。
图中,A,B,C都在同时运行(微观,宏观)。
通过多线程实现并发,并行
1、在CPU比较繁忙,资源不足的时候(开启了很多进程),操作系统只为一个含有多线程的进程分配仅有的CPU资源,这些线程就会为自己尽量多抢时间片,这就是通过多线程实现并发,线程之间会竞争CPU资源争取执行机会。
2、 在CPU资源比较充足的时候,一个进程内的多线程,可以被分配到不同的CPU资源,这就是通过多线程实现并行。
3、至于多线程实现的是并发还是并行?上面所说,所写多线程可能被分配到一个CPU内核中执行,也可能被分配到不同CPU执行,分配过程是操作系统所为,不可人为控制。所有,如果有人问我我所写的多线程是并发还是并行的?我会说,都有可能。
4、不管并发还是并行,都提高了程序对CPU资源的利用率,大限度地利用CPU资源。
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