《操作系统》- 线程与进程

news2024/12/25 10:11:11

一、进程的概念

程序放在磁盘上不叫做进程，只有运行起来之后才叫做进程，进程进程就是进行中的程序！
一次运行就会有一个进程，当再次运行的时候就会产生一个新的进程，浏览器就是这样的，而有的应用程序就不是，当已经在运行的时候再次运行会打开上次运行的程序。我们可以打开应用然后通过任务管理器进行观察就可以发现。
进程是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位（或者说是基本单位）

二、进程的结构和特征

2.1 进程的结构

进程主要有控制块（PCB）、数据段、程序段三部分构成，下图当中把这三块比喻成了一个人，也就是进程。

控制块：操作系统就是根据PCB来区分进程的，可以理解为每个进程有一个自己的唯一编号，就好比每个人都有自己的身份证一样，每个进程的PCB都是不重复的。
数据段：每个进程的数据都是不一样的，并且不存在共享，可以理解为就是人的身体
程序段：可以理解为就是磁盘当中存储的应用，以程序员的理解其实就是应用的代码，也就是多个进程可以共享一个程序代码。再通透一点，电脑安装了一个浏览器，却可以打开多个浏览器页面，多个浏览器页面就是多个进程。

PCB的存储信息与分类

2.2 进程的特征

动态性：进程是程序的一次执行过程，是动态地产生、变化和消亡的
并发性：多个进程可以并发执行
独立性：独立资源分配，每个进程都有自己的内存区域。
异步性：不用等待别的进程处理完成所以他是异步的、相互独立的、互不干扰。

三、线程的概念

线程可以理解为就是从进程当中分裂出来的一个指令集合。一个进程可以包含多个线程。也可以只存在一条线程，并且线程不能单独存在。线程的资源是由进程进行管理的。

我们打开一个应用就是进程，然后应用当中的每一个功能就对应了一个线程。

拿qq举例：打开qq就是一个进程的运行，这个时候在任务管理器当中是可以看得到该进程的，然后打开qq里面的qq空间就是一条线程，然后跟A聊天就又是一个线程，跟B聊天就又是一个线程。

面试的时候经常会问进程线程的区别：

进程是操作系统 资源分配调度 的基本单位
线程是操作系统 运算调度 的最小单位

想不起来的时候就想一下电脑的任务管理器，任务管理器当中显示了进程，并且显示了进程占用的内存CPU等信息。也就是操作系统是给进程分配空间而并不是线程。

线程下还有一个纤程（了解即可）

纤程：线程是在Windows内核中实现的，操作系统会根据系统的调度算法对线程进行调度。纤程是在用户模式下实现的，内核对纤程一无所知。纤程是更轻量级的线程，一个线程可以包含一个或多个纤程。

Java 原生没有提供纤程支持，需要依赖于 quasar-core的库，来创建纤程。感兴趣的可以了解一下，据说是多线程与多纤程计算耗时相比较差距是非常大的，多纤程要比多线程快的多。

线程的属性：

四、进程和线程比较

五、线程的实现方式

线程的实现分为两类：用户级线程(User-Level Thread,UTL)和内核级线程(Kernel-Level Thread, KTL)l。内核级线程又称内核支持的线程。

在用户空间完成的线程就是用户级线程、在内核空间完成的线程就是内核级线程。这里的完成，包含了线程的创建、执行、和销毁。

（1）用户级方式

操作系统提供了线程库，线程库包含了创建线程和销毁线程以及执行线程的接口。操作系统根本不知道线程这个东西，他在执行的时候是以进程装载线程指令来执行的。假如某个线程想要操作内核，这时候会通过陷入指令进行中断，一旦中断其他线程都将阻塞。优点：如果线程不访问内核，只是线程切换，效率比较高。因为所有的线程都在用户空间。