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,是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體铛楣,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)資源艺普,只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源簸州,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)線程歧譬,同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行岸浑。
好處
(1)易于調(diào)度。
(2)提高并發(fā)性瑰步。通過線程可方便有效地實(shí)現(xiàn)并發(fā)性矢洲。進(jìn)程可創(chuàng)建多個(gè)線程來執(zhí)行同一程序的不同部分。
(3)開銷少缩焦。創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進(jìn)程要快兵钮,所需開銷很少
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)行舌界、阻塞掘譬、掛起阻塞、就緒呻拌、掛起就緒
狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換:
(1)準(zhǔn)備就緒的進(jìn)程葱轩,被CPU調(diào)度執(zhí)行,變成運(yùn)行態(tài)藐握;
(2)運(yùn)行中的進(jìn)程靴拱,進(jìn)行I/O請求或者不能得到所請求的資源,變成阻塞態(tài)猾普;
(3)運(yùn)行中的進(jìn)程袜炕,進(jìn)程執(zhí)行完畢(或時(shí)間片已到),變成就緒態(tài)初家;
(4)將阻塞態(tài)的進(jìn)程掛起偎窘,變成掛起阻塞態(tài)乌助,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),掛起阻塞態(tài)變成掛起就緒態(tài)陌知,當(dāng)用戶在I/O操作結(jié)束之前重啟進(jìn)程他托,掛起阻塞態(tài)變成阻塞態(tài);
(5)將就緒(或運(yùn)行)中的進(jìn)程掛起仆葡,變成掛起就緒態(tài)赏参,當(dāng)該進(jìn)程恢復(fù)之后,掛起就緒態(tài)變成就緒態(tài);
3沿盅、線程和進(jìn)程的關(guān)系以及區(qū)別把篓?
** 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)線程腰涧,但至少有一個(gè)線程韧掩。
(2)資源分配給進(jìn)程,同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源南窗。
(3)處理機(jī)分給線程揍很,即真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程
(4)線程在執(zhí)行過程中,需要協(xié)作同步万伤。不同進(jìn)程的線程間要利用消息通信的辦法實(shí)現(xiàn)同步窒悔。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)行敌买,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)立單位简珠,線程不擁有系統(tǒng)資源,但可以訪問隸屬于進(jìn)程的資源.
(4)系統(tǒng)開銷:在創(chuàng)建或撤消進(jìn)程時(shí)虹钮,由于系統(tǒng)都要為之分配和回收資源聋庵,導(dǎo)致系統(tǒng)的開銷明顯大于創(chuàng)建或撤消線程時(shí)的開銷。
4芙粱、進(jìn)程間通信的方式祭玉?
(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,有名管道除了具有管道所具有的功能外春畔,它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信脱货。
(2)信號(signal):信號是在軟件層次上對中斷機(jī)制的一種模擬,它是比較復(fù)雜的通信方式律姨,用于通知進(jìn)程有某事件發(fā)生振峻,一個(gè)進(jìn)程收到一個(gè)信號與處理器收到一個(gè)中斷請求效果上可以說是一致的。
(3)消息隊(duì)列(message queue):消息隊(duì)列是消息的鏈接表择份,它克服了上兩種通信方式中信號量有限的缺點(diǎn)扣孟,具有寫權(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;對消息隊(duì)列有讀權(quán)限得進(jìn)程則可以從消息隊(duì)列中讀取信息荣赶。
(4)共享內(nèi)存(shared memory):可以說這是最有用的進(jìn)程間通信方式凤价。它使得多個(gè)進(jìn)程可以訪問同一塊內(nèi)存空間鸽斟,不同進(jìn)程可以及時(shí)看到對方進(jìn)程中對共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)得更新。這種方式需要依靠某種同步操作料仗,如互斥鎖和信號量等湾盗。
(5)信號量(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伏蚊。
(6)套接字(socket):這是一種更為一般得進(jìn)程間通信機(jī)制立轧,它可用于網(wǎng)絡(luò)中不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信,應(yīng)用非常廣泛躏吊。
5氛改、同步和互斥的區(qū)別:
當(dāng)有多個(gè)線程的時(shí)候,經(jīng)常需要去同步這些線程以訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)或資源比伏。例如胜卤,假設(shè)有一個(gè)程序,其中一個(gè)線程用于把文件讀到內(nèi)存赁项,而另一個(gè)線程用于統(tǒng)計(jì)文件中的字符數(shù)葛躏。當(dāng)然,在把整個(gè)文件調(diào)入內(nèi)存之前悠菜,統(tǒng)計(jì)它的計(jì)數(shù)是沒有意義的舰攒。但是,由于每個(gè)操作都有自己的線程悔醋,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)行摩窃,這樣就可能在沒有把整個(gè)文件裝入內(nèi)存時(shí)統(tǒng)計(jì)字?jǐn)?shù)。為解決此問題芬骄,你必須使兩個(gè)線程同步工作猾愿。
所謂同步,是指散步在不同進(jìn)程之間的若干程序片斷账阻,它們的運(yùn)行必須嚴(yán)格按照規(guī)定的某種先后次序來運(yùn)行蒂秘,這種先后次序依賴于要完成的特定的任務(wù)。如果用對資源的訪問來定義的話淘太,同步是指在互斥的基礎(chǔ)上(大多數(shù)情況)姻僧,通過其它機(jī)制實(shí)現(xiàn)訪問者對資源的有序訪問。在大多數(shù)情況下琴儿,同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互斥段化,特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數(shù)情況是指可以允許多個(gè)訪問者同時(shí)訪問資源造成。
所謂互斥显熏,是指散布在不同進(jìn)程之間的若干程序片斷,當(dāng)某個(gè)進(jìn)程運(yùn)行其中一個(gè)程序片段時(shí)晒屎,其它進(jìn)程就不能運(yùn)行它們之中的任一程序片段喘蟆,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)行缓升。如果用對資源的訪問來定義的話,互斥某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問者對其進(jìn)行訪問蕴轨,具有唯一性和排它性港谊。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序,即訪問是無序的橙弱。