深入理解进程与线程

时间:2022-01-05 03:58:45

1.进程与线程的基本概念
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

2.Linux中的进程与线程

2.1 在Linux系统当中,触发任何一个事件,系统都会将它定义为一个进程,并且给予这个进程一个ID,即PID,同时依据触发这个进程的用户与相关属性关系,给予这个PID一组有效的权限设置,操作系统根据PID来判断此进程是否有进行相关操作的权限。进一步理解,程序被触发后,程序执行者的权限与属性,程序的代码与所需数据都会被加载至内存中,操作系统将给予这个内存单元一个标识符,即PID,也就是说,所谓进程,就是指正在运行的程序。

2.2 子进程与父进程
fork()函数会创建一个和父进程完全相同的进程,新进程拥有独立的变量和与父进程不同的PID,可以说子进程和父进程相对独立。调用fork()成功后,一般子进程会接着执行exec,而父进程要么在等待子进程终止,要么去完成其他事情。在fork()调用成功与执行exec这段期间两个进程实际上使用的是同一个物理空间(尽管虚拟空间地址不同)。

2.3 线程是程序调度的基本单位。Linux系统在用户模式下定义了线程库pthread,每个线程都有属于自己的task_struct.有关Linux和多线程的解释,可参考这篇文章 Linux多线程编程小结

3.Linux下进程间通信的几种主要手段简介:
a)管道(Pipe):即有名管道(named
pipe):管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信;

b)信号(Signal):信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,进程还可以发送信号给进程本身;linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外,还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction(实际上,该函数是基于BSD的,BSD为了实现可靠信号机制,又能够统一对外接口,用sigaction函数重新实现了signal函数);
c)Message(消息队列):消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system
V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

d)共享内存:使得多个进程可以访问同一块内存空间,是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制,如信号量结合使用,来达到进程间的同步及互斥。
e)信号量(semaphore):主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

f)套接口(Socket):更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的,但现在一般可以移植到其它类Unix系统上:Linux和System V的变种都支持套接字。
Linux线程间通信:互斥体,信号量,条件变量
Windows线程间通信:临界区(Critical
Section)、互斥量(Mutex)、信号量(Semaphore)、事件(Event)
Windows 进程间通信:管道、内存共享、消息队列、信号量、socket
Windows 进程和线程共同之处:信号量和消息(事件)