摘要:進程和線程都是計算里的兩項執行活動,各有特色和優勢。下面就來介紹線程和進程之間的區別聯系以及通信方式。
1、什么是線程?
線程,有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process,LWP),是程序執行流的最小單元。一個標準的線程由線程ID,當前指令指針(PC),寄存器集合和堆棧組成。另外,線程是進程中的一個實體,是被系統獨立調度和分派的基本單位,線程自己不擁有系統資源,只擁有一點兒在運行中必不可少的資源,但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。
一個線程可以創建和撤消另一個線程,同一進程中的多個線程之間可以并發執行。由于線程之間的相互制約,致使線程在運行中呈現出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態。就緒狀態是指線程具備運行的所有條件,邏輯上可以運行,在等待處理機;運行狀態是指線程占有處理機正在運行;阻塞狀態是指線程在等待一個事件(如某個信號量),邏輯上不可執行。每一個程序都至少有一個線程,若程序只有一個線程,那就是程序本身。
線程特點:
1)輕型實體
2)獨立調度和分派的基本單位。
3)可并發執行。
4)共享進程資源。
? ?2、什么是進程?
進程(Process)是計算機中的程序關于某數據集合上的一次運行活動,是系統進行資源分配和調度的基本單位,是操作系統結構的基礎。在早期面向進程設計的計算機結構中,進程是程序的基本執行實體;在當代面向線程設計的計算機結構中,進程是線程的容器。程序是指令、數據及其組織形式的描述,進程是程序的實體。
進程特征:
動態性:進程的實質是程序在多道程序系統中的一次執行過程,進程是動態產生,動態消亡的。
并發性:任何進程都可以同其他進程一起并發執行
獨立性:進程是一個能獨立運行的基本單位,同時也是系統分配資源和調度的獨立單位;
異步性:由于進程間的相互制約,使進程具有執行的間斷性,即進程按各自獨立的、不可預知的速度向前推進
結構特征:進程由程序、數據和進程控制塊三部分組成。
多個不同的進程可以包含相同的程序:一個程序在不同的數據集里就構成不同的進程,能得到不同的結果;但是執行過程中,程序不能發生改變。
3.進程和線程關系
一個線程可以創建和撤銷另一個線程;同一個進程中的多個線程之間可以并發執行。
相對進程而言,線程是一個更加接近于執行體的概念,它可以與同進程中的其他線程共享數據,但擁有自己的棧空間,擁有獨立的執行序列。
4.進程和線程區別
進程和線程的主要差別在于它們是不同的操作系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間,一個進程崩潰后,在保護模式下不會對其它進程產生影響,而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量,但線程之間沒有單獨的地址空間,一個線程死掉就等于整個進程死掉,所以多進程的程序要比多線程的程序健壯,但在進程切換時,耗費資源較大,效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發操作,只能用線程,不能用進程。
1) 簡而言之,一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程。
2) 線程的劃分尺度小于進程,使得多線程程序的并發性高。
3) 另外,進程在執行過程中擁有獨立的內存單元,而多個線程共享內存,從而極大地提高了程序的運行效率。
4) 線程在執行過程中與進程還是有區別的。每個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執行,必須依存在應用程序中,由應用程序提供多個線程執行控制。
5) 從邏輯角度來看,多線程的意義在于一個應用程序中,有多個執行部分可以同時執行。但操作系統并沒有將多個線程看做多個獨立的應用,來實現進程的調度和管理以及資源分配。這就是進程和線程的重要區別。
5.進程和線程優缺點
線程和進程在使用上各有優缺點:線程執行開銷小,但不利于資源的管理和保護;而進程正相反。同時,線程適合于在SMP機器上運行,而進程則可以跨機器遷移。
6、線程間的通信方式
使用全局變量
主要由于多個線程可能更改全局變量,因此全局變量最好聲明為violate
使用消息實現通信
在Windows程序設計中,每一個線程都可以擁有自己的消息隊列(UI線程默認自帶消息隊列和消息循環,工作線程需要手動實現消息循環),因此可以采用消息進行線程間通信sendMessage,postMessage。
1)定義消息#define WM_THREAD_SENDMSG=WM_USER+20;
2)添加消息函數聲明afx_msg int OnTSendmsg();
3)添加消息映射ON_MESSAGE(WM_THREAD_SENDMSG,OnTSM)
4)添加OnTSM()的實現函數;
5)在線程函數中添加PostMessage消息Post函數
使用事件CEvent類實現線程間通信
Event對象有兩種狀態:有信號和無信號,線程可以監視處于有信號狀態的事件,以便在適當的時候執行對事件的操作。
1)創建一個CEvent類的對象:CEvent threadStart;它默認處在未通信狀態;
2)threadStart.SetEvent();使其處于通信狀態;
3)調用WaitForSingleObject()來監視CEvent對象
7、進程間通信方式
進程間通信又稱IPC(Inter-Process Communication),指多個進程之間相互通信,交換信息的方法。根據進程通信時信息量大小的不同,可以將進程通信劃分為兩大類型:
1)低級通信,控制信息的通信(主要用于進程之間的同步,互斥,終止和掛起等等控制信息的傳遞)
2)高級通信,大批數據信息的通信(主要用于進程間數據塊數據的交換和共享,常見的高級通信有管道,消息隊列,共享內存等)。
管道( pipe ):管道是一種半雙工的通信方式,數據只能單向流動,而且只能在具有親緣關系的進程間使用。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。
有名管道 (named pipe):有名管道也是半雙工的通信方式,但是它允許無親緣關系進程間的通信。
信號量( semophore ):信號量是一個計數器,可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。不是用于交換大批數據,而用于多線程之間的同步。常作為一種鎖機制,防止某進程在訪問資源時其它進程也訪問該資源。因此,主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。
消息隊列( message queue ):消息隊列是由消息的鏈表,存放在內核中并由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點。
信號 ( signal ):信號是一種比較復雜的通信方式,用于通知接收進程某個事件已經發生。
[共享內存( shared memory )] :共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存,這段共享內存由一個進程創建,但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的 IPC 方式,它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制,如信號兩,配合使用,來實現進程間的同步和通信。
套接字( socket ):套解口也是一種進程間通信機制,與其他通信機制不同的是,它可用于不同機器間的進程通信。
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