一進程, 線程

1.進程

什么是進程?

開發寫的代碼我們稱為程序，那么將開發的代碼運行起來。我們稱為進程。

明白點: 當我們運行一個程序，那么我們將運行的程序叫進程。

精簡重點

進程是申請一塊內存空間,將數據放到內存空間中去,是申請數據的過程是最小的資源管理單元

進程是線程的容器

程序與進程的區別

程序是數據和指令的集合, 是一個靜態的概念, 就是一堆代碼, 可以長時間的保存在系統中

進程是程序運行的過程, 是一個動態的概念, 進程存在著生命周期, 也就是說進程會隨著程序的終止而銷毀, 不會永久存在系統中

進程之間交互

進程之間通過 TCP/IP 端口實現

2.線程

什么是線程

線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。

它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。

一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以并發多個線程，每條線程并行執行不同的任務。

精簡重點

是進程的一條流水線,只用來執行程序,而不涉及到申請資源,是程序的實際執行者最小的執行單元

線程之間交互

多個線程共享同一塊內存,通過共享的內存空間來進行交互

3.進程與線程的關系

例子:

我們打開一個聊天軟件,這就是開啟了一個進程；當我們在軟件里面打開一些功能,比如空間, 掃一掃, 設置...,這些操作就是線程

所以可以說"進程"包含"線程","線程"是"進程"的子集

進程是線程的容器

工廠流水線例子:

4.總結

進程：指在系統中正在運行的一個應用程序；程序一旦運行就是進程；進程——資源分配的最小單位。

線程：系統分配處理器時間資源的基本單元，或者說進程之內獨立執行的一個單元執行流。線程——程序執行的最小單位。

進程要分配一大部分的內存，而線程只需要分配一部分棧就可以了.

一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.

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.

二.并行, 并發, 串行

并發: 多個任務看起來是同時進行, 這是一種假并行

單核下使用多道技術實現

并行: 多個任務同時進行

并行必須有多核才能實現,否則只能實現并發(偽并行)

串行: 一個程序完完整整的運行完,再運行下一個進程

四.任務運行的三種狀態

進程在運行的過程中不斷地改變其運行狀態

通常一個運行的進程必須具有三種狀態:就緒態,運行態,阻塞態

1.就緒態 (Ready)

當進程已分配到除CPU以外的所有必要的資源后,只要再獲得CPU, 便可執行程序, 進程這時的狀態就稱為就緒態,

在一個系統中處于就緒態的進程可能有多個, 通常將他們排成一個隊列, 這就叫就緒隊列

2.運行態 (Running)

當進程已經獲得CPU操作權限, 其程序正在運行, 著就叫做運行態

在單核操作系統中, 只有一個進程處于運行態, 多核操作系統有多個進程處于運行態

3.阻塞態 (Blocked)(sleep)

正在執行的進程, 由于等待某個事件而無法執行時, 便被操作系統剝奪了cpu的操作時間, 這是就是阻塞態

引起阻塞的原因多種, 例如: 等待I/O操作, 更高優先級的任務搶走了CPU權限等.

4.進程三種狀態 間的轉換

一個進程在運行期間,會不斷地在一種狀態切換到另一只種狀態

他可以是多次處于就緒態和運行態,也可以多次處于阻塞態,下圖是三種狀態的轉換圖

就緒態??運行態

處于就緒態的進程,當進程調度程序為之分配了CPU的時間片后,該進程就會由就緒態轉變成運行態

運行態??就緒態

處于運行態的進程在運行過程中,因為分配的時間片用完了,于是失去了CPU的使用權限,運行態就會重新轉為就緒態

運行態??阻塞態

正在運行的進程由于遇到I/O操作或被更高優先級的任務搶走CPU使用權限而無法繼續執行,便從運行態轉為阻塞態

阻塞態??就緒態

處于阻塞態的進程,若其等待的事情已經處理完畢,于是進程從阻塞態轉為就緒態

四.任務提交的兩種方式

1.同步

同步是指發送方發送數據后, 等接收方發回響應后才發下一個數據報的通訊方式

同步是指兩個程序的運行是相關的, 其中一個線程在阻塞需要等待狀態, 那另一個線程才運行

2.異步

異步是指發送方發出數據后, 不等接收方發回響應, 接著就發下個數據報的通訊方式

異步是指兩個線程毫無相關, 自己運行自己的

3.例子

同步

?你叫我去吃飯,我聽到了就立即和你去吃飯,如果沒有聽到,你就不停的叫,直到我告訴你聽到了,才一起去吃飯

?打電話好比同步,兩邊是同時進行不能再打給另一個人

異步

?你叫我去吃飯,然后自己去吃飯了,我得到消息后可能立即走,也可能過會兒走

?發消息好比異步,和一個人發完消息就可能和另一個人發消息

五.進程池

1.什么是進程池?

進程池是資源進程,管理進程組成的技術的應用.

2.為什么要有進程池?

忙時會有成千上萬的任務需要被執行，閑時可能只有零星任務。

那么在成千上萬個任務需要被執行的時候，我們就需要去創建成千上萬個進程么？

首先，創建進程需要消耗時間，銷毀進程也需要消耗時間。

第二即便開啟了成千上萬的進程，操作系統也不能讓他們同時執行，這樣反而會影響程序的效率。

因此我們不能無限制的根據任務去開啟或者結束進程。那么我們要怎么做呢？

3.進程池的概念

定義一個池子，在里面放上固定數量的進程，有需求來了，就拿一個池中的進程來處理任務

等到處理完畢，進程并不關閉，而是將進程再放回進程池中繼續等待任務

如果有很多任務需要執行，池中的進程數量不夠，任務就要等待之前的進程執行任務完畢歸來，拿到空閑進程才能繼續執行。

也就是說，進池中進程的數量是固定的，那么同一時間最多有固定數量的進程在運行

這樣不會增加操作系統的調度難度，還節省了開關進程的時間，也一定程度上能夠實現并發效果。

4.資源進程

預先創建好的空閑進程，管理進程(好比池子)會把工作分發到空閑進程來處理。

5.管理進程

管理進程負責創建資源進程，把工作交給空閑資源進程處理，回收已經處理完工作的資源進程。

資源進程與管理進程的交互

管理進程如何有效的管理資源進程，分配任務給資源進程?

通過IPC，信號，信號量，消息隊列，管道等進行交互。

審核編輯：湯梓紅