摘要:進(jìn)程和線程都是計(jì)算里的兩項(xiàng)執(zhí)行活動(dòng),各有特色和優(yōu)勢(shì)。下面就來(lái)介紹線程和進(jìn)程之間的區(qū)別聯(lián)系以及通信方式。
1、什么是線程?
線程,有時(shí)被稱(chēng)為輕量級(jí)進(jìn)程(Lightweight Process,LWP),是程序執(zhí)行流的最小單元。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID,當(dāng)前指令指針(PC),寄存器集合和堆棧組成。另外,線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體,是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位,線程自己不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點(diǎn)兒在運(yùn)行中必不可少的資源,但它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其它線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。
一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤消另一個(gè)線程,同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。由于線程之間的相互制約,致使線程在運(yùn)行中呈現(xiàn)出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運(yùn)行三種基本狀態(tài)。就緒狀態(tài)是指線程具備運(yùn)行的所有條件,邏輯上可以運(yùn)行,在等待處理機(jī);運(yùn)行狀態(tài)是指線程占有處理機(jī)正在運(yùn)行;阻塞狀態(tài)是指線程在等待一個(gè)事件(如某個(gè)信號(hào)量),邏輯上不可執(zhí)行。每一個(gè)程序都至少有一個(gè)線程,若程序只有一個(gè)線程,那就是程序本身。
線程特點(diǎn):
1)輕型實(shí)體
2)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。
3)可并發(fā)執(zhí)行。
4)共享進(jìn)程資源。
? ?2、什么是進(jìn)程?
進(jìn)程(Process)是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng),是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位,是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在早期面向進(jìn)程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中,進(jìn)程是程序的基本執(zhí)行實(shí)體;在當(dāng)代面向線程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中,進(jìn)程是線程的容器。程序是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述,進(jìn)程是程序的實(shí)體。
進(jìn)程特征:
動(dòng)態(tài)性:進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是程序在多道程序系統(tǒng)中的一次執(zhí)行過(guò)程,進(jìn)程是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生,動(dòng)態(tài)消亡的。
并發(fā)性:任何進(jìn)程都可以同其他進(jìn)程一起并發(fā)執(zhí)行
獨(dú)立性:進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位,同時(shí)也是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度的獨(dú)立單位;
異步性:由于進(jìn)程間的相互制約,使進(jìn)程具有執(zhí)行的間斷性,即進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)
結(jié)構(gòu)特征:進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊三部分組成。
多個(gè)不同的進(jìn)程可以包含相同的程序:一個(gè)程序在不同的數(shù)據(jù)集里就構(gòu)成不同的進(jìn)程,能得到不同的結(jié)果;但是執(zhí)行過(guò)程中,程序不能發(fā)生改變。
3.進(jìn)程和線程關(guān)系
一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤銷(xiāo)另一個(gè)線程;同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。
相對(duì)進(jìn)程而言,線程是一個(gè)更加接近于執(zhí)行體的概念,它可以與同進(jìn)程中的其他線程共享數(shù)據(jù),但擁有自己的??臻g,擁有獨(dú)立的執(zhí)行序列。
4.進(jìn)程和線程區(qū)別
進(jìn)程和線程的主要差別在于它們是不同的操作系統(tǒng)資源管理方式。進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間,一個(gè)進(jìn)程崩潰后,在保護(hù)模式下不會(huì)對(duì)其它進(jìn)程產(chǎn)生影響,而線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量,但線程之間沒(méi)有單獨(dú)的地址空間,一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉,所以多進(jìn)程的程序要比多線程的程序健壯,但在進(jìn)程切換時(shí),耗費(fèi)資源較大,效率要差一些。但對(duì)于一些要求同時(shí)進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作,只能用線程,不能用進(jìn)程。
1) 簡(jiǎn)而言之,一個(gè)程序至少有一個(gè)進(jìn)程,一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程。
2) 線程的劃分尺度小于進(jìn)程,使得多線程程序的并發(fā)性高。
3) 另外,進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中擁有獨(dú)立的內(nèi)存單元,而多個(gè)線程共享內(nèi)存,從而極大地提高了程序的運(yùn)行效率。
4) 線程在執(zhí)行過(guò)程中與進(jìn)程還是有區(qū)別的。每個(gè)獨(dú)立的線程有一個(gè)程序運(yùn)行的入口、順序執(zhí)行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨(dú)立執(zhí)行,必須依存在應(yīng)用程序中,由應(yīng)用程序提供多個(gè)線程執(zhí)行控制。
5) 從邏輯角度來(lái)看,多線程的意義在于一個(gè)應(yīng)用程序中,有多個(gè)執(zhí)行部分可以同時(shí)執(zhí)行。但操作系統(tǒng)并沒(méi)有將多個(gè)線程看做多個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用,來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的調(diào)度和管理以及資源分配。這就是進(jìn)程和線程的重要區(qū)別。
5.進(jìn)程和線程優(yōu)缺點(diǎn)
線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點(diǎn):線程執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)小,但不利于資源的管理和保護(hù);而進(jìn)程正相反。同時(shí),線程適合于在SMP機(jī)器上運(yùn)行,而進(jìn)程則可以跨機(jī)器遷移。
6、線程間的通信方式
使用全局變量
主要由于多個(gè)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(shí)現(xiàn)通信
在Windows程序設(shè)計(jì)中,每一個(gè)線程都可以擁有自己的消息隊(duì)列(UI線程默認(rèn)自帶消息隊(duì)列和消息循環(huán),工作線程需要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)消息循環(huán)),因此可以采用消息進(jìn)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(shù)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(shí)現(xiàn)函數(shù);
5)在線程函數(shù)中添加PostMessage消息Post函數(shù)
使用事件CEvent類(lèi)實(shí)現(xiàn)線程間通信
Event對(duì)象有兩種狀態(tài):有信號(hào)和無(wú)信號(hào),線程可以監(jiān)視處于有信號(hào)狀態(tài)的事件,以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行對(duì)事件的操作。
1)創(chuàng)建一個(gè)CEvent類(lèi)的對(duì)象:CEvent threadStart;它默認(rèn)處在未通信狀態(tài);
2)threadStart.SetEvent();使其處于通信狀態(tài);
3)調(diào)用WaitForSingleObject()來(lái)監(jiān)視CEvent對(duì)象
7、進(jìn)程間通信方式
進(jìn)程間通信又稱(chēng)IPC(Inter-Process Communication),指多個(gè)進(jìn)程之間相互通信,交換信息的方法。根據(jù)進(jìn)程通信時(shí)信息量大小的不同,可以將進(jìn)程通信劃分為兩大類(lèi)型:
1)低級(jí)通信,控制信息的通信(主要用于進(jìn)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(jí)通信,大批數(shù)據(jù)信息的通信(主要用于進(jìn)程間數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)的交換和共享,常見(jiàn)的高級(jí)通信有管道,消息隊(duì)列,共享內(nèi)存等)。
管道( pipe ):管道是一種半雙工的通信方式,數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng),而且只能在具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間使用。進(jìn)程的親緣關(guān)系通常是指父子進(jìn)程關(guān)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(wú)親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。
信號(hào)量( semophore ):信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器,可以用來(lái)控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問(wèn)。不是用于交換大批數(shù)據(jù),而用于多線程之間的同步。常作為一種鎖機(jī)制,防止某進(jìn)程在訪問(wèn)資源時(shí)其它進(jìn)程也訪問(wèn)該資源。因此,主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程內(nèi)不同線程之間的同步手段。
消息隊(duì)列( message queue ):消息隊(duì)列是由消息的鏈表,存放在內(nèi)核中并由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)。消息隊(duì)列克服了信號(hào)傳遞信息少、管道只能承載無(wú)格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點(diǎn)。
信號(hào) ( signal ):信號(hào)是一種比較復(fù)雜的通信方式,用于通知接收進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。
?。酃蚕韮?nèi)存( shared memory )] :共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進(jìn)程所訪問(wèn)的內(nèi)存,這段共享內(nèi)存由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建,但多個(gè)進(jìn)程都可以訪問(wèn)。共享內(nèi)存是最快的 IPC 方式,它是針對(duì)其他進(jìn)程間通信方式運(yùn)行效率低而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它往往與其他通信機(jī)制,如信號(hào)兩,配合使用,來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步和通信。
套接字( socket ):套解口也是一種進(jìn)程間通信機(jī)制,與其他通信機(jī)制不同的是,它可用于不同機(jī)器間的進(jìn)程通信。
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