进程与线程的区别

本文详细阐述了进程与线程的概念、关系及其在计算机系统中的应用。进程是资源分配的基本单位,线程则是执行的基本单位。文章深入探讨了它们之间的区别与联系,包括如何通过线程实现并发性、提高程序执行效率以及降低资源开销。同时,解释了进程与程序的关系,以及在实际应用中如何合理使用多线程技术。

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1.程序概念

  • 程序只是一组指令的有序集合,它本身没有任何运行的含义,它只是一个静态的实体。而进程则不同,它是程序在某个数据集上的执行。进程是一个动态的实体,它有自己的生命周期。它因创建而产生,因调度而运行,因等待资源或事件而被处于等待状态,因完成任务而被 撤消。反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。

2.进程的概念

  • 进程是表示资源分配的基本单位,又是调度运行的基本单位。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。然后,把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它,为它分配CPU以及其它有关资源,该进程才真正运行。所以,进程是系统中的并发执行的单位。 
  • 在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中,进程的功能发生了变化:它只是资源分配的单位,而不再是调度运行的单位。在微内核系统中,真正调度运行的基本单位是线程。因此,实现并发功能的单位是线程。
  • 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. 
3.线程的概念

  • 线程是进程中执行运算的最小单位,亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务,那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。线程可以在处理器上独立调度执行,这样,在多处理器环境下就允许几个线程各自在单独处理器上进行。操作系统提供线程就是为了方便而有效地实现这种并发性
  • 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. 
  • Unix操作系统和Microsoft Windows操作系统支持多用户、多进程的并发执行,而Java语言支持应用程序进程内部的多个执行线程的并发执行。多线程的意义在于一个应用程序的多个逻辑单元可以并发地执行。但是多线程并不意味着多个用户进程在执行,操作系统也不把每个线程作为独立的进程来分配独立的系统资源。进程可以创建其子进程,子进程与父进程拥有不同的可执行代码和数据内存空间。而在用于代表应用程序的进程中多个线程共享数据内存空间,但保持每个线程拥有独立的执行堆栈和程序执行上下文(Context)基于上述区别,线程也可以称为轻型进程 (Light Weight Process,LWP)。不同线程间允许任务协作和数据交换,使得在计算机系统资源消耗等方面非常廉价
  • 线程需要操作系统的支持,不是所有类型的计算机都支持多线程应用程序。Java程序设计语言将线程支持与语言运行环境结合在一起,提供了多任务并发执行的能力。这就好比一个人在处理家务的过程中,将衣服放到洗衣机中自动洗涤后将大米放在电饭锅里,然后开始做菜。等菜做好了,饭熟了同时衣服也洗好了。 
  • 需要注意的是:在应用程序中使用多线程不会增加 CPU 的数据处理能力。只有在多CPU 的计算机或者在网络计算体系结构下,将Java程序划分为多个并发执行线程后,同时启动多个线程运行,使不同的线程运行在基于不同处理器的Java虚拟机中,才能提高应用程序的执行效率。
  • 线程的好处 
    • 易于调度。 
    • 提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。 
    • 开销少。创建线程比创建进程要快,所需开销很少。。 
    • 利于充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程(即一个进程可具有两个或更多个线程),每个线程在一个处理器上运行,从而实现应用程序的并发性,使每个处理器都得到充分运行。 


4.进程和程序的关系

  • 进程和程序并不是一一对应的,一个程序执行在不同的数据集上就成为不同的进程,可以用进程控制块来唯一地标识每个进程。而这一点正是程序无法做到的,由于程序没有和数据产生直接的联系,既使是执行不同的数据的程序,他们的指令的集合依然是一样的,所以无法唯一地标识出这些运行于不同数据集上的程序。一般来说,一个进程肯定有一个与之对应的程序,而且只有一个。而一个程序有可能没有与之对应的进程(因为它没有执行),也有可能有多进程与之对应(运行在几个不同的数据集上)。 
  • 进程还具有并发性和交往性,这也与程序的封闭性不同。 

5.进程和线程的关系

  • 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。 
  • 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高
  • 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。进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。 
  • 处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。 
  • 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。
  • 程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。 
  • 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。 
  • 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. 






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