1、線程的基本概念
概念:
線程是進(jìn)程中執(zhí)行運(yùn)算的最小單位支示,是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體刊橘,是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位,線程自己不擁有系統(tǒng)資源颂鸿,只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源促绵,但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤消另一個(gè)線程嘴纺,同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行败晴。
好處 :
(1)易于調(diào)度。
(2)提高并發(fā)性栽渴。通過(guò)線程可方便有效地實(shí)現(xiàn)并發(fā)性尖坤。進(jìn)程可創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)執(zhí)行同一程序的不同部分。
(3)開(kāi)銷少闲擦。創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進(jìn)程要快慢味,所需開(kāi)銷很少场梆。。
(4)利于充分發(fā)揮多處理器的功能纯路。通過(guò)創(chuàng)建多線程進(jìn)程或油,每個(gè)線程在一個(gè)處理器上運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的并發(fā)性驰唬,使每個(gè)處理器都得到充分運(yùn)行顶岸。
2、進(jìn)程的基本狀態(tài)及狀態(tài)之間的關(guān)系
狀態(tài):運(yùn)行叫编、阻塞蜕琴、掛起阻塞、就緒宵溅、掛起就緒
狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換:準(zhǔn)備就緒的進(jìn)程,被CPU調(diào)度執(zhí)行上炎,變成運(yùn)行態(tài)恃逻;
運(yùn)行中的進(jìn)程,進(jìn)行I/O請(qǐng)求或者不能得到所請(qǐng)求的資源藕施,變成阻塞態(tài)寇损;
運(yùn)行中的進(jìn)程,進(jìn)程執(zhí)行完畢(或時(shí)間片已到)裳食,變成就緒態(tài)矛市;
將阻塞態(tài)的進(jìn)程掛起,變成掛起阻塞態(tài)诲祸,當(dāng)導(dǎo)致進(jìn)程阻塞的I/O操作在用戶重啟進(jìn)程前完成(稱之為喚醒)浊吏,掛起阻塞態(tài)變成掛起就緒態(tài),當(dāng)用戶在I/O操作結(jié)束之前重啟進(jìn)程救氯,掛起阻塞態(tài)變成阻塞態(tài)找田;
將就緒(或運(yùn)行)中的進(jìn)程掛起,變成掛起就緒態(tài)着憨,當(dāng)該進(jìn)程恢復(fù)之后墩衙,掛起就緒態(tài)變成就緒態(tài);
3甲抖、線程和進(jìn)程的關(guān)系以及區(qū)別漆改?
進(jìn)程和線程的關(guān)系:
(1)一個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程,而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程准谚,但至少有一個(gè)線程挫剑。
(2)資源分配給進(jìn)程,同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源氛魁。
(3)處理機(jī)分給線程暮顺,即真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程厅篓。
(4)線程在執(zhí)行過(guò)程中,需要協(xié)作同步捶码。不同進(jìn)程的線程間要利用消息通信的辦法實(shí)現(xiàn)同步羽氮。線程是指進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元,也是進(jìn)程內(nèi)的可調(diào)度實(shí)體.
進(jìn)程與線程的區(qū)別:
(1)調(diào)度:線程作為調(diào)度和分配的基本單位,進(jìn)程作為擁有資源的基本單位
(2)并發(fā)性:不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行惫恼,同一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程之間也可并發(fā)執(zhí)行
(3)擁有資源:進(jìn)程是擁有資源的一個(gè)獨(dú)立單位档押,線程不擁有系統(tǒng)資源,但可以訪問(wèn)隸屬于進(jìn)程的資源.
(4)系統(tǒng)開(kāi)銷:在創(chuàng)建或撤消進(jìn)程時(shí)祈纯,由于系統(tǒng)都要為之分配和回收資源令宿,導(dǎo)致系統(tǒng)的開(kāi)銷明顯大于創(chuàng)建或撤消線程時(shí)的開(kāi)銷。
4腕窥、進(jìn)程間通信的方式
(1)管道(pipe)及有名管道(named pipe):管道可用于具有親緣關(guān)系的父子進(jìn)程間的通信粒没,有名管道除了具有管道所具有的功能外,它還允許無(wú)親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信簇爆。
(2)信號(hào)(signal):信號(hào)是在軟件層次上對(duì)中斷機(jī)制的一種模擬癞松,它是比較復(fù)雜的通信方式,用于通知進(jìn)程有某事件發(fā)生入蛆,一個(gè)進(jìn)程收到一個(gè)信號(hào)與處理器收到一個(gè)中斷請(qǐng)求效果上可以說(shuō)是一致的响蓉。
(3)消息隊(duì)列(message queue):消息隊(duì)列是消息的鏈接表,它克服了上兩種通信方式中信號(hào)量有限的缺點(diǎn)哨毁,具有寫(xiě)權(quán)限得進(jìn)程可以按照一定得規(guī)則向消息隊(duì)列中添加新信息枫甲;對(duì)消息隊(duì)列有讀權(quán)限得進(jìn)程則可以從消息隊(duì)列中讀取信息。
(4)共享內(nèi)存(shared memory):可以說(shuō)這是最有用的進(jìn)程間通信方式扼褪。它使得多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)同一塊內(nèi)存空間想幻,不同進(jìn)程可以及時(shí)看到對(duì)方進(jìn)程中對(duì)共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)得更新。這種方式需要依靠某種同步操作话浇,如互斥鎖和信號(hào)量等举畸。
(5)信號(hào)量(semaphore):主要作為進(jìn)程之間及同一種進(jìn)程的不同線程之間得同步和互斥手段。
(6)套接字(socket):這是一種更為一般得進(jìn)程間通信機(jī)制凳枝,它可用于網(wǎng)絡(luò)中不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信抄沮,應(yīng)用非常廣泛。
5岖瑰、同步和互斥的區(qū)別:
當(dāng)有多個(gè)線程的時(shí)候叛买,經(jīng)常需要去同步這些線程以訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)或資源。例如蹋订,假設(shè)有一個(gè)程序率挣,其中一個(gè)線程用于把文件讀到內(nèi)存,而另一個(gè)線程用于統(tǒng)計(jì)文件中的字符數(shù)露戒。當(dāng)然椒功,在把整個(gè)文件調(diào)入內(nèi)存之前捶箱,統(tǒng)計(jì)它的計(jì)數(shù)是沒(méi)有意義的。但是动漾,由于每個(gè)操作都有自己的線程丁屎,操作系統(tǒng)會(huì)把兩個(gè)線程當(dāng)作是互不相干的任務(wù)分別執(zhí)行,這樣就可能在沒(méi)有把整個(gè)文件裝入內(nèi)存時(shí)統(tǒng)計(jì)字?jǐn)?shù)旱眯。為解決此問(wèn)題晨川,你必須使兩個(gè)線程同步工作。
所謂同步删豺,是指散步在不同進(jìn)程之間的若干程序片斷共虑,它們的運(yùn)行必須嚴(yán)格按照規(guī)定的某種先后次序來(lái)運(yùn)行,這種先后次序依賴于要完成的特定的任務(wù)呀页。如果用對(duì)資源的訪問(wèn)來(lái)定義的話妈拌,同步是指在互斥的基礎(chǔ)上(大多數(shù)情況),通過(guò)其它機(jī)制實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)者對(duì)資源的有序訪問(wèn)蓬蝶。在大多數(shù)情況下供炎,同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互斥,特別是所有寫(xiě)入資源的情況必定是互斥的疾党。少數(shù)情況是指可以允許多個(gè)訪問(wèn)者同時(shí)訪問(wèn)資源。
所謂互斥惨奕,是指散布在不同進(jìn)程之間的若干程序片斷雪位,當(dāng)某個(gè)進(jìn)程運(yùn)行其中一個(gè)程序片段時(shí),其它進(jìn)程就不能運(yùn)行它們之中的任一程序片段梨撞,只能等到該進(jìn)程運(yùn)行完這個(gè)程序片段后才可以運(yùn)行雹洗。如果用對(duì)資源的訪問(wèn)來(lái)定義的話,互斥某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)卧波,具有唯一性和排它性时肿。但互斥無(wú)法限制訪問(wèn)者對(duì)資源的訪問(wèn)順序,即訪問(wèn)是無(wú)序的港粱。