什么是堆栈?其区别?线程是什么?进程是什么?二者的区别和联系?

本文介绍了堆栈的数据结构特点,包括堆与栈的区别,内存分区中的常量区、静态区、堆、栈和代码区,强调了栈的自动管理与堆的动态分配,以及两者在效率和碎片问题上的差异。接着讨论了多线程的概念,多线程的优点如并发执行和利用多核处理器,以及可能带来的问题如线程安全。最后阐述了线程与进程的区别,线程作为CPU调度的基本单位,而进程是资源分配的基本单位。

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什么是堆栈?有什么区别?
堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端对数据项进行插入和删除。在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。

要点:堆,队列优先,先进先出(FIFO—first in first out)[1]  。栈,先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。

内存的分区:常量区,静态区(全局区),堆,栈,代码区
     1.管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生内存泄露。
     2.申请大小:如果栈申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示内存溢出(8M)。因 此,能从栈获得的空间较小。堆是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,不是连续的堆获的空间比较灵活,也比较大。
     3.碎片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎 片,使程序效率降低对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出
     4.分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
     5.分配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的

多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差写,对于一些要求

### 线程进程的相似点 线程进程都表示操作系统的执行单位,它们具有以下相似之处: - **独立性**:两者都可以作为独立的任务被操作系统管理调度。尽管线程依赖于所属的进程存在,但它仍然可以在进程中作为一个独立的控制流运行[^1]。 - **资源消耗**:无论是进程还是线程,都需要占用一定的系统资源,比如内存、CPU时间片等。不过两者的具体开销有所不同[^3]。 --- ### 线程进程的不同点 #### 1. 定义上的差异 - **进程**:指一个正在运行的程序实例,拥有独立的地址空间以及完整的资源集合(如文件描述符)。它是系统进行资源分配的基本单位[^5]。 - **线程**:是进程内部的一个执行单元,多个线程可以存在于同一个进程中并共享该进程的所有资源,但各自维护自己的寄存器状态、信息等。 #### 2. 地址空间与资源共享 - **进程**:每个进程都有其私有的地址空间其他资源,因此不同进程之间的数据交换通常需要借助特定机制完成,例如管道或者套接字通信[^3]。 - **线程**:同属一个进程下的各个线程共享此进程所拥有的全部资源,包括全局变量、打开的文件句柄等等;但是每条线程都有自己专属的部分——调用堆栈及局部变量表项等内容。 #### 3. 创建成本与销毁代价 - **进程**:创建新进程涉及复制父进程几乎所有的上下文环境设置工作量较大,并且结束时也需要释放这些关联对象所带来的负担较重。 - **线程**:相比之下建立新的子线程则相对轻便得多因为不需要重新构建整个作业框架结构只需初始化少量额外参数即可[^4]。 #### 4. 并发能力与效率表现 - **单一线程模型的应用场景受限严重**, 当前主流软件开发倾向于采用多线程设计思路来提升性能指标特别是在I/O密集型任务处理方面效果尤为显著;然而需要注意的是过多数量级增长可能会引发竞争条件等问题从而降低总体吞吐率甚至造成死锁现象发生风险增加调试难度加大[^2]. #### 5. 错误传播特性对比分析如下所示: | 特征 | 进程 | 线程 | |------------|---------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------| | 故障隔离度 | 较高,即使某个子进程崩溃也不会直接影响到其他兄弟姐妹们继续正常运转下去 | 极低一旦任意一条分支出现问题很可能会连累母体整体失败 | --- ### 示例代码展示如何查看当前Java应用中的活动线程数 下面给出了一段简单的 Java 示例代码用于演示获取 JVM 内部活跃的工作单元数目: ```java public class ThreadCountExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int count = 0; while (true){ System.out.println("Active Threads Count:" +Thread.activeCount()); if(count++ >=5 ){ break ; } Thread.sleep(1000); } } } ``` --- ### 结论总结 综上所述可以看出虽然二者均扮演着重要角色但在实际运用过程中各有侧重领域需根据具体情况灵活选用才能达到最佳优化目的同时也要充分考虑到潜在的风险因素采取相应预防措施加以规避减少不必要的麻烦产生.
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