當(dāng)一個程序開始執(zhí)行后，在開始執(zhí)行到執(zhí)行完畢退出這段時間內(nèi)，它在內(nèi)存中的部分就叫稱作一個進(jìn)程。

Linux 是一個多任務(wù)的操作系統(tǒng)，也就是說，在同一時間內(nèi)，可以有多個進(jìn)程同時執(zhí)行。我們大家常用的單CPU計算機(jī)實際上在一個時間片段內(nèi)只能執(zhí)行一條指令。那么Linux是如何實現(xiàn)多進(jìn)程的同時執(zhí)行的呢？原來Linux使用了一種稱為” 進(jìn)程調(diào)度 “的手段，首先，為每個進(jìn)程指派一定的運行時間，這個時間通常很短，短到以毫秒為單位，然后依照某種規(guī)則，從眾多的進(jìn)程中挑選一個投入運行，其他進(jìn)程暫時等待，當(dāng)正在運行的那個進(jìn)程時間耗盡，或者執(zhí)行完畢退出，或因某種原因暫停，Linux就會重新調(diào)度，挑選一個進(jìn)程投入運行，因為每個進(jìn)程占用的時間片段都很短，從使用者的角度來看，就好像多個進(jìn)程同時運行一樣。

在Linux中，每個進(jìn)程在創(chuàng)建的時都會被分配一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為進(jìn)程控制塊（PCB）。PCB中包含了很多重要的信息，供系統(tǒng)調(diào)度和進(jìn)程本事執(zhí)行使用，其中最重要的莫過于進(jìn)程的ID，進(jìn)程的ID也被稱為進(jìn)程標(biāo)示符，是一個非負(fù)的整數(shù)，在Linux操作性系統(tǒng)中唯一的標(biāo)志一個進(jìn)程。在最常使用的I386架構(gòu)上，一個非負(fù)的整數(shù)的取值是0~32767，這也是我們所可能取到的進(jìn)程ID，它就是進(jìn)程的身份證號碼。

僵尸進(jìn)程的產(chǎn)生

僵尸進(jìn)程就是已經(jīng)結(jié)束的進(jìn)程，但是還沒有從進(jìn)程表中刪除。僵尸進(jìn)程太多會導(dǎo)致進(jìn)程表里面條目滿了，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，倒是不占用系統(tǒng)資源。

在進(jìn)程的狀態(tài)中，僵尸進(jìn)程是非常特殊的一種，它已經(jīng)放棄了幾乎所有的內(nèi)存空間，沒有任何可執(zhí)行代碼，也不能被調(diào)度，僅僅在進(jìn)程列表中保留一個為位置，記載該進(jìn)程的退出狀態(tài)等信息供其他進(jìn)程收集，除此之外，僵尸進(jìn)程不再占用任何內(nèi)存空間，它需要它的父進(jìn)程來給它收尸，如果父進(jìn)程沒安裝SIGCHLD信號處理函數(shù)調(diào)用wait或waitpid（）等待子進(jìn)程結(jié)束，又沒有顯示的忽略該信號，那么它就一直處于僵尸狀態(tài)。如果父進(jìn)程結(jié)束了，那么init進(jìn)程會自動接手這個子進(jìn)程，為它收尸，他還是能夠被清除的。但是如果父進(jìn)程是一個循環(huán)，不會結(jié)束，那么子進(jìn)程就一直處于僵尸狀態(tài)。

僵尸進(jìn)程產(chǎn)生的原因:

每個Linux進(jìn)程在進(jìn)程表中都有一個進(jìn)入點（Entry），核心程序在執(zhí)行該進(jìn)程時使用到的一切信息都存儲在進(jìn)入點。當(dāng)使用ps命令查看系統(tǒng)中的進(jìn)程信息時，看到的就是進(jìn)程表中的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)fork系統(tǒng)調(diào)用建立一個新的進(jìn)程以后，核心進(jìn)程就會在進(jìn)程表中給這個新進(jìn)程分配一個進(jìn)入點，然后將相關(guān)信息存儲在該進(jìn)入點所對應(yīng)的進(jìn)程表中，這些信息中有一項是父進(jìn)程的識別碼。當(dāng)這個進(jìn)程走完了自己的生命周期后，它會執(zhí)行exit（）系統(tǒng)調(diào)用，此時原來進(jìn)程表中的數(shù)據(jù)會被該進(jìn)程的退出碼、執(zhí)行時所用的CPU時間等數(shù)據(jù)所取代，這些數(shù)據(jù)會一直保留到系統(tǒng)將它傳遞給它的父進(jìn)程為止。由此可見，僵尸進(jìn)程的出現(xiàn)時間實在子程序終止后，但是父進(jìn)程尚未讀取這些數(shù)據(jù)之前。

如何避免僵尸進(jìn)程

1、父進(jìn)程通過wait和waitpid等函數(shù)等待子進(jìn)程結(jié)束，這會導(dǎo)致父進(jìn)程掛起2、如果父進(jìn)程很忙，那么可以用signal函數(shù)為SIGCHLD安裝handler，因為子進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程會收到該信號，可以在handler中調(diào)用wait回收。3、如果父進(jìn)程不關(guān)心子進(jìn)程什么時候結(jié)束，那么可以用“singal（SIGCHLD），SIG_IGN”通知內(nèi)核，自己對子進(jìn)程的結(jié)束不感興趣，那么子進(jìn)程結(jié)束后，內(nèi)核會回收，并不再給父進(jìn)程發(fā)送信號。4、還有一些技巧，就是fork（）兩次，父進(jìn)程fork一個子進(jìn)程，然后繼續(xù)工作，子進(jìn)程fork一個孫進(jìn)程后退出，那么孫進(jìn)程被init接管，孫進(jìn)程結(jié)束后，init會回收，不過子進(jìn)程回收還要自己做。

進(jìn)程 PK 線程

我們先打個比方，多線程是十字路口多線程是平面交通系統(tǒng)，造價低，但是紅綠燈多，老堵車，而多進(jìn)程是則是立交橋，雖然造價高，上下坡多耗油，但是不堵車。這是一個抽象的概念。相信大家看完會有這種感覺。

進(jìn)程和線程是兩個相對的概念，通常來說，一個進(jìn)程可以定義程序的一個實例（Instance）。在Win32中，進(jìn)程并不執(zhí)行什么，它只是占據(jù)應(yīng)用程序所使用的地址空間。為了讓進(jìn)程完成一定的工作，進(jìn)程必須至少占有一個線程，正是這個線程負(fù)責(zé)包含進(jìn)程地址空間中的代碼。實際上，一個進(jìn)程可以包含幾個線程，它們可以同時執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼。為了做到這一點，每個線程有自己的一組CPU寄存器和堆棧。每個進(jìn)程中至少有一個線程在執(zhí)行其地址空間中的代碼。如果沒有線程執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼，進(jìn)程也就沒有繼續(xù)存在的理由，系統(tǒng)將自動清除進(jìn)程及其地址空間。

多線程的實現(xiàn)原理

創(chuàng)建一個進(jìn)程時，它的第一個線程稱為主線程（Primary thread），由系統(tǒng)自動生成。然后可以由這個主線程生成額外的線程，而這些線程，又可以生成更多的線程。在運行一個多線程的程序時，從表面上看，這些線程似乎在同時運行。而實際情況并非如此，為了運行所有的這些線程，操作系統(tǒng)為每個獨立線程安排一些CPU時間。單CPU操作系統(tǒng)以時間片輪轉(zhuǎn)方式向線程提供時間片（Quantum），每個線程在使用完時間片后交出控制，系統(tǒng)再將CPU時間片分配給下一個線程。由于每個時間片足夠的短，這樣就給人一種假象，好像這些線程在同時運行。創(chuàng)建額外線程的唯一目的就是盡可能地利用CPU時間。

多線程的問題

使用多線程編程可以給程序員帶來很大的靈活性，同時也使原來需要復(fù)雜技巧才能解決的問題變得容易起來。但是，不應(yīng)該人為地將編寫的程序分成一些碎片，讓這些碎片按各自的線程執(zhí)行，這不是開發(fā)應(yīng)用程序的正確方法。線程很有用，但當(dāng)使用線程時，可能會在解決老問題的同時產(chǎn)生新問題。例如要開發(fā)一個字處理程序，并想讓打印功能作為單獨的線程自己執(zhí)行。這聽起來是很好的主意，因為在打印時，用戶可立即返回，開始編輯文檔。但這樣一來，在該文檔被打印時文檔中的數(shù)據(jù)就有可能被修改，打印的結(jié)果就不再是所期望的內(nèi)容。也許最好不要把打印功能放在單獨的線程中，不過如果一定要用多線程的話，也可以考慮用下面的方法解決：第一種方法是鎖定正在打印的文檔，讓用戶編輯其他的文檔，這樣在結(jié)束打印之前，該文檔不會作任何修改；另一個方法可能更有效一些，即可以把該文檔拷貝到一個臨時文件中，打印這個臨時文件的內(nèi)容，同時允許用戶對原來的文檔進(jìn)行修改。當(dāng)包含文檔的臨時文件打印完成時，再刪去這個臨時文件。通過上面的分析可以看出，多線程在幫助解決問題的同時也可能帶來新問題。因此有必要弄清楚，什么時候需要創(chuàng)建多線程，什么時候不需要多線程?？偟膩碚f，多線程往往用于在前臺操作的同時還需要進(jìn)行后臺的計算或邏輯判斷的情況。

線程的分類

在MFC中，線程被分為兩類，即工作線程和用戶界面線程。如果一個線程只完成后臺計算，不需要和用戶交互，那么可以使用工作線程；如果需要創(chuàng)建一個處理用戶界面的線程，則應(yīng)使用用戶界面線程。這兩者的主要區(qū)別在于，MFC框架會給用戶界面線程增加一個消息循環(huán)，這樣用戶界面線程就可以處理自己消息隊列中的消息。這樣看來，如果需要在后臺作一些簡單的計算（如對電子表格的重算），則首先應(yīng)考慮使用工作線程，而當(dāng)后臺線程需要處理比較復(fù)雜的任務(wù)，確切地說，當(dāng)后臺線程的執(zhí)行過程會隨著實際情況的不同而改變時，就應(yīng)該使用用戶界面線程，以便能對不同的消息作出響應(yīng)。

線程的優(yōu)先級

當(dāng)系統(tǒng)需要同時執(zhí)行多個進(jìn)程或多個線程時，有時會需要指定線程的優(yōu)先級。線程的優(yōu)先級一般是指這個線程的基優(yōu)先級，即線程相對于本進(jìn)程的相對優(yōu)先級和包含此線程的進(jìn)程的優(yōu)先級的結(jié)合。操作系統(tǒng)以優(yōu)先級為基礎(chǔ)安排所有的活動線程，系統(tǒng)的每一個線程都被分配了一個優(yōu)先級，優(yōu)先級的范圍從0到31。運行時，系統(tǒng)簡單地給第一個優(yōu)先級為31的線程分配CPU時間，在該線程的時間片結(jié)束后，系統(tǒng)給下一個優(yōu)先級為31的線程分配CPU時間。當(dāng)沒有優(yōu)先級為31的線程時，系統(tǒng)將開始給優(yōu)先級為30的線程分配CPU時間，以此類推。除了程序員在程序中改變線程的優(yōu)先級外，有時程序在執(zhí)行過程中系統(tǒng)也會自動地動態(tài)改變線程的優(yōu)先級，這是為了保證系統(tǒng)對終端用戶的高度響應(yīng)性。比如用戶按了鍵盤上的某個鍵時，系統(tǒng)就會臨時將處理WM_KEYDOWN消息的線程的優(yōu)先級提高2到3。CPU按一個完整的時間片執(zhí)行線程，當(dāng)時間片執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)將該線程的優(yōu)先級減1。

線程的同步

在使用多線程編程時，還有一個非常重要的問題就是線程同步。所謂線程同步是指線程之間在相互通信時避免破壞各自數(shù)據(jù)的能力。同步問題是由前面說到的Win32系統(tǒng)的CPU時間片分配方式引起的。雖然在某一時刻，只有一個線程占用CPU（單CPU時）時間，但是沒有辦法知道在什么時候，在什么地方線程被打斷，這樣如何保證線程之間不破壞彼此的數(shù)據(jù)就顯得格外重要。在MFC中，可以使用4個同步對象來保證多線程同時運行。它們分別是臨界區(qū)對象（CCriticalSection）、互斥量對象（CMutex）、信號量對象（CS emaphore）和事件對象（CEvent）。在這些對象中，臨界區(qū)對象使用起來最簡單，它的缺點是只能同步同一個進(jìn)程中的線程。另外，還有一種基本的方法，本文稱為線性化方法，即在編程過程中對一定數(shù)據(jù)的寫操作都在一個線程中完成。這樣，由于同一線程中的代碼總是按順序執(zhí)行的，就不可能出現(xiàn)同時改寫數(shù)據(jù)的情況。

總結(jié)：

在線程中（相對與進(jìn)程而言），線程是一個更加接近執(zhí)行體的概念，它可以與同進(jìn)程的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的?？臻g，擁有獨立的執(zhí)行序列。這兩者都可以提高程序的并發(fā)度，提高程序運行的效率和響應(yīng)的時間。線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源管理和保護(hù)；而進(jìn)程正好相反。根本的區(qū)別就一點：用多進(jìn)程每個進(jìn)程有自己的地址空間，線程則共享地址空間，在速度方面：線程產(chǎn)生的速度快，線程間的通訊快，切換快等，因為他們在同一地址空間內(nèi)。在資源利用率方面：線程的資源率比較好也是因為他們在同一地址空間內(nèi)。 在同步方面：線程使用公共變量/內(nèi)存時需要使用同步機(jī)制，因為他們在同一地址空間內(nèi)進(jìn)程中：子進(jìn)程是父進(jìn)程的復(fù)制品，子進(jìn)程獲得父進(jìn)程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的復(fù)制品。