概述
前言
1.进程和线程基本概念
2.进程与线程的区别和联系
3.单进程和单线程
4.多进程和多进程
5.什么时候使用多进程和多进程
一、进程是什么?
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。(文件静静的躺在磁盘上和咸鱼无异,只有.exe
文件(可执行文件)运行了才能称作为进程)
都是执行中的,拥有一定的资源(cpu,内存、磁盘、网络等等)
目录
一、进程是什么?
特征
动态性
并发性
独立性
异步性
二、线程是什么?
特征
原子性
可见性
有序性
三、区别和联系
程和线程的关系
进程与线程的区别
四、单进程、单线程与多进程、多线程
单进程
多进程
单线程和多线程
五、多进程和多线程如何选择使用
1)需要频繁创建销毁的优先用线程
2)需要进行大量计算的优先使用线程
3)强相关的处理用线程,弱相关的处理用进程(对资源的)
4)可能要扩展到多机分布的用进程,多核分布的用线程
5)都满足需求的情况下,(随意)用最熟悉、最拿手的吧
总结:
特征
动态性
进程的实质是程序在系统中的一次执行过程,进程是动态产生,动态消亡的;(动起来的,活得)
并发性
任何进程都可以同其他进程一起并发执行;(多个好兄弟一起干)
独立性
进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位;(各干各地)
异步性
由于进程间的相互制约,使进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进;(你是你,我是我)
二、线程是什么?
线程(thread):是进程中执行运算的最小单位。
特征
原子性
线程的原子性就是数据在被一个线程执行的时候,其他线程不可以同时再运行此数据;(面前有一支笔,我用的时候别人就不能用了)
可见性
指当一个线程修改了共享变量的值,其它线程能够适时得知这个修改;(多人在建一座房子时,一个人建好一层后,其他人都知道他建好了)
有序性
有序性是指程序在执行的时候,程序的代码执行顺序和语句的顺序是一致的。(按流程办事 )
注意:cpu在真正执行顺序可能会不一致,因为(CPU速度是内存读取数据的速度的100倍)所以为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排序;重排序不会影响单线程的执行结果,但是在并发情况下,可能会出现诡异的BUG。
三、区别和联系
程和线程的关系
(1)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。
(2)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。
(3)处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
(4)线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.
进程与线程的区别
(1)调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位
(2)并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可并发执行
(3)拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源.(别人的只能用,不能拿)
(4)系统开销:在创建或撤消进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。
四、单进程、单线程与多进程、多线程
单进程
同一时间,如果CPU是单核,此时只有一个进程在执行,所谓的并发执行,也是顺序执行,只不过由于切换速度太快,你以为这些进程在同步执行而已。(听音乐,不能玩游戏,玩游戏,不能听音乐)
多进程
多核CPU可以同一时间点有多个进程在执行。 (可以边听音乐,边玩游戏)
单线程和多线程
一个进程至少由一个线程完成工作,也可以由多个线程同时完成工作。
通俗来讲:我们把运行一道程序,假设成做一道菜,我们可以找一个人做(单进程),也可以找多个人一起做(多进程);做菜的时候:我们先洗菜,洗完再切菜,切完再烧水,再炒菜(单线程),如果我们烧水的时候,同时洗菜、切菜或者炒菜(多线程)大大加快了一个程序的运行时间。
维度 | 多进程 | 多线程 | 总结 |
---|---|---|---|
数据共享、同步 | 数据是分开的,共享复杂,需要用IPC;同步简单 | 多线程共享进程数据,共享简单;同步复杂 | 各有优势 |
内存、CPU | 占用内存多,切换复杂,CPU利用率低 | 占用内存少,切换简单,CPU利用率高 | 线程占优 |
创建销毁、切换 | 创建销毁、切换复杂,速度慢 | 创建销毁、切换简单,速度快 | 线程占优 |
编程调试 | 编程简单,调试简单 | 编程复杂,调试复杂 | 进程占优 |
可靠性 | 进程间不会相互影响 | 一个线程挂掉将导致整个进程挂掉 | 进程占优 |
分布式 | 适应于多核、多机分布 ;如果一台机器不够,扩展到多台机器比较简单 | 适应于多核分布 | 线程占优 |
五、多进程和多线程如何选择使用
1)需要频繁创建销毁的优先用线程
常见的应用就是服务器了,来一个连接建立一个线程,断了就销毁线程,要是用进程,创建和销毁的代价是很难承受的。
2)需要进行大量计算的优先使用线程
所谓大量计算,当然就是要耗费很多CPU,不断调度,频繁切换,这种情况下线程是最合适的。
3)强相关的处理用线程,弱相关的处理用进程(对资源的)
消息收发、消息处理。“消息收发”和“消息处理”就是弱相关的任务,(相互尽量没有影响,进程1出问题,并不影响进程2)
而“消息处理”里面可能又分为“消息解码”、“业务处理”,这两个任务相对来说相关性就要强多了。(联系密切,要使用同一份资源)
因此“消息收发”和“消息处理”可以给分多进程设计,“消息解码”、“业务处理”可以分给多线程设计。
4)可能要扩展到多机分布的用进程,多核分布的用线程
目前单机都可以处理多任务,更何况多机执行多任务呢岂不更轻松,那为什么大多数的都是一台电脑处理多个任务呢,因为考虑到成本,体积,操作方式等等,况且(除了一些超级运算,1秒需要100万亿)什么样的任务需要用到多机执行
5)都满足需求的情况下,(随意)用最熟悉、最拿手的吧
至于“数据共享、同步”、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“复杂、简单”应该怎么取舍,我只能说:没有明确的选择方法。最终还是的综合评估后,选择最稳妥的吧!
总结:
虽然我给了这么多的选择原则,但实际应用中基本上都是“进程+线程”的结合方式,千万不要真的陷入一种非此即彼的误区。
最后
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