操作系统：进程与线程之间的区别及联系

news2024/11/19 14:33:46

一、定义

1、进程：进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的以此运行活动。是系统进行资源分配和调度的独立单位，也是基本的执行单元。是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活动。

进程结构特征：由程序、数据和进程控制块三部分组成。具有独立性、并发性、异步性和动态性的特点。

(1)、进程的概念主要有两点：

第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）--存储处理器执行的代码，数据区域（data region）--存储程序执行期间的一些数据变量，堆栈（stack region）--存储动态分配的内存和本地变量及指令。

第二：进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有在运行时处理器才会赋予它生命，才能成为一个活动的实体，我们称其为“进程”。

每一个进程都会有一个独一无二的编号，被称为进程标识码，简称PID（Process，identifier），它是一个取值为1-32768.但是init是一个特殊的进程。所谓的init进程，是一个内核启动的用户级进程，也是系统上运行的所有其他进程的父进程，他会观察子进程，并在需要的时候启动，停止，重新启动它们，init进程主要完成系统各项的配置。linux系统中，init从根文件夹系统目录里的/etc/inittab文件里获取信息。是所有进程的发起者和控制者，内核启动后，便由init进程来进行各项配置。

(2)、进程的三种状态：

就绪（Ready）状态：当进程分配到除CPU以外的必要资源后，只要再获得CPU，便可以立即执行，进程这时的状态为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。

阻塞(Blocked)状态：正在执行的进程由于发生某事件或接受某消息无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，也即进程的执行收到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态，有时也称为等待状态和封锁状态。通常使进程处于阻塞的原因有：请求I/O，申请缓冲空间。也会产生一个相应的阻塞队列。

运行（Running）状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态，在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态；

其关系如下图所示：

2、线程：线程是进程中的执行运算的最小单位，是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（程序计数器，一组寄存器和栈），但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

线程优点：

（1）易于调度。
（2）提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一个程序的不同部分。
（3）开销少。创建线程比创建进程要快，所需开销少，占用的资源也少；
（4）充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程，每个线程在一个处理器上运行，从而实现应用程序的并发性，使每个处理器都得到充分的运行。

二、进程与线程的区别

（1）调度：线程作为处理器调度和分配的基本单位，而进程是作为拥有资源的基本单位

（2）并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可以并发执行

（3）拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，有自己独立的地址空间；线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源，共享进程的地址空间.

（4）系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。

三、进程和线程的关系

（1）二者均可并发执行.

（2）线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程，一个线程只属于一个进程.

（3）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

（4）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

（5）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响。而线程只是一个进程中的不同执行路径，线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以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，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。