进程与线程

一.进程

1.进程是什么

进程就是一个正在运行的程序（任务） ——任务管理器里就能看到很多进程，对操作系统来说一个任务（为了完成某个目的所要所得一系列事情）就是一个进程。

2.操作系统如何管理进程

（1）描述：task struct（进程描述符 Linux内核的一种数据结构 ）

（2）组织：用双向链表把很多task struct变量给串起来。（例如 ，看到任务管理器，就可以认为是操作系统内核遍历了这个双向链表，然后把每个节点的信息获取出来并展示。）

3.一个进程的task struct里大概有什么信息

（1）pid（进程ID）

（2）进程的内存指针：描述了进程持有的内存资源是哪些范围（进程依赖的代码，数据都在哪里）

（3）进程的优先级

（4）进程的上下文（某个进程在cpu上执行了一段时间之后，就需要调度下去了，但可能还会再未来的某个时间段继续回到cpu上往下执行，这个进程就需要把上次执行的状态给记录下来，记录的内容是当时cpu的各个寄存器的值，记录在内存中，以便下次运行时可以恢复之前的现场，继续往下执行）

（5）进程的记账信息（就像是统计信息，记录每个进程在cpu上执行多久了，调度多少次了）

（6）进程的状态（创建，就绪，执行，阻塞，终止）

（3）-（5）提供的信息 都是为了辅助进程的调度（进程的调度是一个抢占式执行的过程，调度工作完全是由操作系统内核负责的，进程不知道自己接下来的命一切都听从于操作系统）

4.并行与并发：

（1）并行：多个进程在多个cpu下分别同时运行。

（2）并发：多个进程在一个cpu下你运行一会后换我运行，我运行一会后再换别的进程运行，让多个进程都得以推进。

现在表述的时候一般都用并发 又可以代指并行也可以指并发 看情况而定 但是都说成并发。

5.内核态与用户态

（1）内核态：操作系统内核来执行任务

（2）用户态：应用程序来执行任务

完整的操作系统=操作系统内核+配套的应用程序

6.为什么要引入进程

（1）让操作系统能够支持多“任务”

（2）更加充分的利用cpu资源

二.线程

1.进程和线程的区别：

（1）根本区别：进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位

（2）开销方面：进程都有自己的独立数据空间，创建和销毁的开销比较大：线程也有自己的运行栈和程序计数器，但创建和销毁的开销比较小。

（3）一个进程“挂了”并不会影响其他进程，但是一个线程出现异常，会影响到别的线程（因为它们共享一些内存资源）或者这个进程的。

（4）线程创建切换及终止的效率更高。

2.对比进程，线程的优点：

1. 创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多

2. 与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多

3. 线程占用的资源要比进程少很多

4. 能充分利用多处理器的可并行数量

5. 在等待慢速I/O操作结束的同时，程序可执行其他的计算任务

3.进程是为了实现并发编程的效果，但是为了追求更高的效率就引入了线程，线程也被称之为“轻量级进程”，一个进程内的线程之间是可以共享资源的，每一个进程至少有一个线程存在，即主线程，每一个线程就对应到一个“独立的执行流”，在这个执行流里就可以完成一系列指令，多个线程就有多个“执行流”，就可以并发的完成多个系列的指令了，但是线程也不是越多越好，在线程数目达到一定的数量下，继续增加线程，这时候多个线程为了竞争cpu资源就会占用更多的开销（线程多了调度的开销也就多了），这时候不但不会提高效率，反而还会降低效率。