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  • 理解并发进程

    2019-04-16 20:51:00
    顺序程序设计:就是程序设计程序执行严格按代码的先后依次执行。通俗来讲,就是先来的先执行。就像排队一样,而且前面那个要完成才轮到后面的执行,不是前面那个人的事务进行到一半就开始下一个人的事务。 ...

    1、说说你对顺序程序设计与并发程序设计的理解,并举一个例子进行说明。

    答:

         顺序程序设计:就是程序设计中,程序的执行严格按代码的先后依次执行。通俗来讲,就是先来的先执行。就像排队一样,而且前面那个要完成才轮到后面的执行,不是前面那个人的事务进行到一半就开始下一个人的事务。

         并发程序设计:程序的执行不是按先后顺序来的,一个程序未执行完而另一个程序便已开始执行,程序外部的顺序特性消失,程序与计算不再一一对应。就像你在家里吃饭,突然来了客人,你就暂时停止吃饭就去招呼客人了。

    转载于:https://www.cnblogs.com/ljgljg/p/10719945.html

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  • goroutine语句及其执行顺序

    千次阅读 2019-01-03 13:57:30
    线程,总是在进程之内的,可以被视为进程中运行着的控制流(或者说代码执行的流程)。  一个进程至少会包含一个线程。如果一个进程只包含一个线程,那么它里面的所有代码都会被串行地执行。每个进程的第一个线程...

    goroutine代表着并发编程模式中的用户级线程。

     操作系统本身提供了进程和线程这两种并发执行程序的工具。进程,描述的就是程序的执行过程,是运行着的程序的代表。线程,总是在进程之内的,可以被视为进程中运行着的控制流(或者说代码执行的流程)。

     一个进程至少会包含一个线程。如果一个进程只包含一个线程,那么它里面的所有代码都会被串行地执行。每个进程的第一个线程都会随着该进程的启动而被创建,它们可以被称为其所属进程的主程序。

     相对应的,如果一个进程中包含了多个线程,那么其中的代码可以被并发地执行。除了进程的第一个线程之外,其他的线程都是由进程中已存在的线程创建出来的。

     也就是说,主线程之外的其他线程只能由代码显式地创建和销毁。这需要我们在编写程序的时候进行手动控制,操作系统以及进程本身并不会帮我们下达这样的指令,它们只会忠实地执行我们的指令。

     不过,在Go程序中,Go语言的运行时(runtime)系统会帮组我们自动地创建和销毁系统级的线程。这里的系统级线程指的就是我们刚刚说过的操作系统提供的线程。

     而对应的用户级线程指的是架设在系统级线程之上的,由用户(或者说我们编写的程序)完全控制的代码执行流程。用户级线程的创建、销毁、状态变更以及其中的代码和数据都完全需要我们的程序自己去实现和处理。

     这带来了很多优势,比如,因为它们的创建和销毁并不用通过操作系统去做,所以速度会很快,又比如,由于不用等着操作系统去调度它们的运行,所以往往会很容易控制并且可以很灵活。

     但是,劣势也是有的,最明显也最重要的一个劣势就是复杂。如果我们只使用了系统级线程,那么我们只要指明需要新线程执行的代码片段,并且下达创建或销毁线程的指令就好啦,其他的一切具体实现都会由操作系统代劳的。

     但是,如果使用用户级线程,我们就不得不既是指令下达者,又是指令执行者。我们必须全权负责与用户级线程有关的所有具体操作。

     操作系统不但不会帮忙,还会要求我们的具体实现必须与它正确地对接,否则用户级线程就无法被并发地,甚至正确地运行。

     不过别担心,Go语言不但有独特的并发编程模型,以及用户级线程goroutine,还拥有强大的用于调度goroutine、对接系统级线程的调度器。

    这个调度器是Go语言运行时系统的重要组成部分,它主要负责统筹调配Go并发编程模型中的三个主要元素。即:G(goroutine 的缩写)、P(processor的缩写)和M(machine的缩写)。

     其中的M指代的就是系统级线程。而P指的是一种可以承载若干个G,且能够使这些G适时地与M进行对接,并得到真正运行的中介。

     从宏观上说,G和M由于P的存在可以呈现出多对多的关系。当一个正在与某个M对接并运行着的G,需要因某个事件(比如等待I/O或锁的解除)而暂停运行的时候呀,调度器总会及时地发现,并把这个G与那个M分离开,以释放计算资源提供那些等待运行的G使用。

     而当一个G需要恢复运行的时候,调度器又会尽快地为它寻找空闲的计算资源(包括M)并安排运行。另外,当M不够用时,调度器会帮我们向操作系统申请新的系统级线程,而当某个M已无用时,调度器又会负责把它及时地销毁掉。

     正因为调度器帮组我们做了很多事,所以我们的Go程序才总是能高效地利用操作系统和计算机资源。程序中的所有goroutine也都会被充分地调度,其中的代码也都会被并发地运行,即使这样的goroutine有数以万计,也仍然可以如此。

    demo:

    package main
    
    import "fmt" 
    
    func main() {
        for i:=0; i<10; i++ {
          go func() {
              fmt.Println(i)
          }()
        }
    }
    

    结果:不会有任何内容被打印。

    原因:与一个进程总会有一个主线程类似,每一个独立的Go程序在运行时也总会有一个主goroutine。这个主goroutine会在Go程序的运行准备工作完成后被自动地启用,并不需要我们做任何手动的操作。

    每条go语言一般都会携带一个函数调用,这个被调用的函数常常被称为go函数,而主goroutine的go函数就是那个作为程序入口的main函数。

    一定要注意,go函数真正被执行的时间总会与所属的go语句被执行的时间不同。当程序执行到一条go语句时,Go语言的运行时系统,会试图从某个存放空闲的G队列中获取一个G(也就是goroutine),它只有在找不到空闲G的情况下才会去创建一个新的G.

    这也就是为什么说“启用”一个goroutine而不说“创建”一个goroutine的原因。已存在的goroutine总是会被有限复用。

    然后,创建G的成本也是非常低的。创建一个G并不会像新建一个进程或者一个系统级线程那样,必须通过操作系统的系统调用来完成,在Go语言的运行时系统内部就可以完全做到了,更何况一个G仅相当于需要并发执行代码片段服务的上下文环境而已。

    在拿到了一个空闲的G之后,Go语言运行时系统会用这个G去包装当前的那个go函数(或者说该函数中的那些代码),然后再把这个G追加到某个存放可运行的G的队列中。

    这类队列中的G总是会按照先入先出的顺序,很快地由运行时系统内部的调度器安排运行。虽然这会很快,但是由于上面所说的那些准备工作还是不可避免的,所以耗时还是存在的。

    因此,go函数的执行时间总是会明显滞后于它所属的go语句的执行时间。

    在demo中,一旦主goroutine中的代码执行完毕,当前的Go程序就会结束运行。还未运行的goroutine就会关闭。

    但是,Go程序并不会去保证这些goroutine会以怎样的顺序运行。由于主goroutine会与我们手动启用的其他goroutine一起调度,又因为调度器有可能会在goroutine的代码只执行了一部分的时候暂停,以期所有的goroutine有更公平的运行机会。

    所以哪个goroutine先执行完,哪个goroutine后执行完往往是不可预知的,除非我们使用了某种Go语言提供的方式进行人为干预。

    所以,demo的结果:绝大部分情况下丢失不会有任何内容打印出来,但不排除少部分情况有内容打印,如:10个9,乱序的0-9

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  • 前驱图和程序执行

    2020-03-10 23:36:05
    在多道程序环境,允许多个程序并发执行程序本身是具体代码,不能反映程序执行过程从而引入进程进程是抽象的。作为资源分配和独立运行的基本单位是进程。操作系统所有的特征都是基于进程而体现的。 程序...

    博客首发链接 : https://mhuig.github.io/posts/a81e94e9.html

    在多道程序环境中,允许多个程序并发执行;程序本身是具体代码,不能反映程序的执行过程从而引入进程。 进程是抽象的。作为资源分配和独立运行的基本单位是进程。操作系统所有的特征都是基于进程而体现的。

    程序顺序执行及其特征

    程序顺序执行时的特征

    • 顺序性:每个操作在上一操作结束后开始
    • 封闭性:程序开始执行,其执行结果不受外界因素影响
    • 可再现性:只要环境和初始条件相同,其执行结果一定相同

    前驱图

    定义

    前驱图是一个有向无循环图(DAG),用于描述进程之间执行的前后关系。

    注意:前驱图中不能存在循环。

    程序并发执行及其特征

    • 间断性: 共享资源 -> 相互制约 -> 执行-暂停-执行
    • 失去封闭性: 一个程序的执行受到其他程序的影响
    • 不可再现性

    #结论:

    并发是提高资源利用率的好方法,从而提高系统吞吐量,所以程序尽量并发执行。

    • 1)串行是顺序执行;
    • 2)并发是交叉使用设备;
    • 3)并行使用多个处理机---更快。
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  • 一个进程是由一个PCB数据结构和一个可执行代码的指令序列所组成,是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 进程的特征 进程的基本特征是动态性和...

    操作系统面试要点

    1. 进程、线程
    2. 并发

    (补充更新中)

    1、进程&线程

    • 一个进程是由一个PCB数据结构和一个可执行代码的指令序列所组成,是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

      进程的特征

      进程的基本特征是动态性和并发性。同时进程还具有顺序性、独立性和异步性等特征。
        在进程的定义中,已强调了进程的动态性。即进程是有生命期的,具体表现在:它是由 “创建”而产生,因“调度程序” 调度而运行,由于“I/O操作”而阻塞,最终,因“退出”而 消亡。

      进程的并发性将在后面并发的章节叙述。

      进程的顺序性是指在单个顺序处理机上,机器指令的执行以及硬件操作是严格按照程序指令的顺序进行的。例如,i386处理器工作时,必须等—条指令执行结束后,硬件才检查是否有硬中断诮求;如果没有请求,再接着执行下一条指令;而如果有请求,CPU允许中断,并且该中断请求排队在前面(优先级高),CPU将响应这个中断请求,从而转去执行中断服务例程。 也就是说,进程的顺序性是指,系统中正在运行的进程不管是发生同步事件还是异步事件,只有当其中的一个操作结束后,才开始其后续的操作。

      进程的独立性是指每一个进程是系统中一个独立的实体,它有自己的程序计数器和内部状态。因此进程是系统进行资源分配和调度的独立单位。进程的异步性是指系统中的进程是按照各自独立的、不可确定的时间发生的。

      在讲解线程前,我们先深入理解下进程的内存分配机制是怎样的。

    • 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

    • 在一个进程中允许有多个线程时 , 它们都共享该进程的状态和资源, 也就是说它们驻留在同一个用户地址空间中 、可以访问相同的数据。 当一个线程改变了所属进程的变量时,其他线程在下次访问该变量时就会看到这种改变。

    —进程和线程的关系

    • 一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位

    • 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同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量),数据段(全局变量和静态变量),扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段,栈段又叫运行时段,用来存放所有局部变量和临时变量

    • 处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程

    • 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

    —进程与线程的区别

    • 进程有自己的独立地址空间,线程没有
    • 进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位
    • 进程和线程通信方式不同(线程之间的通信比较方便。同一进程下的线程共享数据(比如全局变量,静态变量),通过这些数据来通信不仅快捷而且方便,**当然如何处理好这些访问的同步与互斥正是编写多线程程序的难点。**而进程之间的通信只能通过进程通信的方式进行。)
    • 进程上下文切换开销大,线程开销小
    • 一个进程挂掉了不会影响其他进程,而线程挂掉了会影响其他线程
    • 对进程进程操作一般开销都比较大,对线程开销就小了

    —线程同步

    • 互斥量:采用互斥对象机制,只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个,所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。
    • 信号量:它允许同一时刻多个线程访问同一资源,但是需要控制同一时刻访问此资源的最大线程数量。
    • 事件(信号):通过通知操作的方式来保持多线程同步,还可以方便的实现多线程优先级的比较操作。

    —进程同步

    进程同步的主要任务:是对多个相关进程在执行次序上进行协调,以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作,从而使程序的执行具有可再现性

    同步机制遵循的原则:

    • 空闲让进;
    • 忙则等待(保证对临界区的互斥访问);
    • 有限等待(有限代表有限的时间,避免死等);
    • 让权等待,(当进程不能进入自己的临界区时,应该释放处理机,以免陷入忙等状态)

    —进程通信

    进程通信是指在进程间传输数据(交换信息)。

    进程通信根据交换信息量的多少和效率的高低,分为低级通信(只能传递状态和整数值)和高级通信(提高信号通信的效率,传递大量数据,减轻程序编制的复杂度)。

    其中高级进程通信分为三种方式:共享内存模式、消息传递模式、共享文件模式

    —线程通信

    同一进程下的线程共享数据(比如全局变量,静态变量),通过这些数据来通信不仅快捷而且方便,当然如何处理好这些访问的同步与互斥正是编写多线程程序的难点。

    2、并发

    操作系统的基本控制原理都是围绕进程展开的。但是,进程控制的复杂性是由操作系统的并发机制引起的。

    在支持多道程序环境的通用操作系统中 ,允许一个或若十个进程在系统中并发执行, 但由于系统硬件资源的有限性, 使得并发执行的若干进程之间会出现竞争系统有限软硬件资源的现象。 这些资源包括处理器、 内存、I/0设备以及数据库等, 这就需要操作系统来协调和优化分配系统共享资源。 特别是在单处理器系统中,任一时刻 CPU 只能运行一个进程, 而其他进程只能是等待 CPU 或其他资源。为了公平合理地对待所有进程, 内核为每个进程分配一小段时间一小段时间被称为时间片。 一旦正在被运行进程的时间片用完, CPU 就立即被切换去执行另一个等待运行的就绪进程。由于 CPU 的运行速度很快, 造成若干个进程同时在运行的一 种虚拟假像。 这就是多道程序的并发控制

    并发是指在同一时间间隔内对资源的共享。即内存中的多个进程分时共享CPU、内存以及 I/O设备。显然,并发机制可以高效地使用CPU,协调高速CPU与慢速外设的矛盾。但是处理并发并不容易。在内存中同时驻留多个进程需要特殊的硬件以及软件的配合对其进行保护,以免各个进程的信息被窃取并遭到攻击。因此,现代操作系统的一个重要内容就是管理计算机的并发操作

    操作系统要实现并发控制的设计目标,离不开硬件平台的支持。因为内核必须使用中断机制和硬件上下文切换机制,才能实现多道程序的分时共享,否则CPU无法知道某个进程的时间片已经耗尽,需要调用另一个进程运行。另外,还要考虑CPU执行进程切换的时间开销要尽可能的小,如果CPU执行进程切换的时间开销太大,则多道程序设计将失去意义。

    操作系统中的许多迫切需要解决与研究的问题都是由并发机制而引起的。例如:围绕若 “竞争条件”而引入了临界区、原子操作、同步与互斥、锁变量,等等。因此,并发控制向程序设计人员提出了新的重要的学习目标。因为并发程序并不总是按照预期的结果运行。因此调试并发程序是一件棘手的事,而且并发程序典型的不易解决的毛病是,一个并发程序编译运行后,大多数情况下运行结果都很好,但是极少数的情况下它会莫名其妙地失败,而且无法找到原因。

    为了实现分时共享,内核必须将时间片已经耗尽的当前进程挂起,然后从就绪队列中选择,一个具有较高优先权的进程投入运行这个过程称为进程切换,或叫任务切换、上下文切换

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  • 作业:作业相当于一个程序,相当于整个程序中的一段段可以并发执行代码程序:描述计算机所要完成的具有独立功能的,并在时间上按严格次序前后相继的计算机操作序列集合,是一个静态的概念,它体现了编程人员...
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  • 程序中多个顺序流同时执行 分配内存 系统在运行的时候为每一个进程分配不同的内存区域 线程所使用的资源是他所属进程的资源 包含关系 一个进程内可以拥有多个线程 线程是进程的一部分,所有线程有时候称为是轻...
  • 某些编程语言被设计为可以将并发任务彼此隔离,这些语言通常称为函数...与在多任务操作系统中分叉外部进程不同,线程机制是在由执行程序表示的单一进程中创建任务。这种方式产生的一个好处是操作系统的透明性,这对J...
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  • 线程:进程中的最小执行单位,是 CPU 资源的分配的基本单位(可以理解为一个顺序执行流)。 1.线程是一个程序的最小执行单位 2.并发就是在单核处理器中同时处理多个任务 3.并行就是在多核处理器中同时处理
  • 进程和多线程编程对于代码并发执行,提升代码效率和缩短运行时间至关重要。因此我们需要学习进程和线程知识。 ———————————————————————————————————— 一 、进程 定义 ...
  • 并发编程的重重量级模型和轻量级模型 使用轻量级并发开发...重要的是减少程序中必须执行顺序代码,改善对并行执行单元的利用。 以前的.NET 版本,如果你想在一个进程内并行执行C#应用程序,你必须创建和管理多线...
  • 这个线程叫做主线程,只有一个主线程的程序叫做单线程程序,主线程负责执行所有代码执行(UI展现及刷新、网络请求、本地存储等),这些代码只能顺序执行,不能并发执行。 多线程:有多个线程的程序叫做多线程程序...
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  • Linux--进程复制

    2020-08-28 16:43:31
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    2020-12-21 06:30:35
    并发学习 ...程序计数器:(用于存放下一条指令所在单元地址的地方)字节码解释器通过改变程序计数器依次读取指令,从而实现代码的流程控制(顺序执行、选择、循环等),每次执行完一条指令之后就将存储的
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    2020-07-27 00:32:16
    每一个进程执行都有一个执行顺序。该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元。 线程:是一组指令的集合,或者是程序的特殊段,它可以在程序里独立执行。也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级...
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    2020-08-13 15:33:39
    线程:进程内部的一个执行单元,它是程序中一个单一的顺序控制流程 线程特点:轻量级进程、独立调度的基本单位(时间片)、可并发执行、共享进程资源 并发与并行的区别 并发:多个cpu同时执行多个任务 并行:一个CPU...
  • java web在高并发和分布式下实现订单号生成唯一的解决方案发布于 2020-4-26|复制链接摘记: 方案一:如果没有并发,订单号只在一个线程内产生,那么由于程序顺序执行的,不同订单的生成时间戳正常不同,因此用...
  • 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。每个进程至少包含一个线程.二、什么是进程1、一个进程就是一个程序的实例,每个进程里面都包含了执行这个程序...
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  • 进程调度概念笔记

    2017-03-18 23:38:07
    定义:进程是具有独立功能的程序的一次运行活动;特点;动态的并发的独立的异步性操作系统的三态:就绪态--->执行态-----io--阻塞态--io---就绪态进程ID...进程同步: 并发进程按照一定的顺序执行进程同步进...
  • 也可以说,一个线程是进程中的一个执行路径,多个线程会共享一个内存空间,线程之间可以自由切换,并发执行,一个进程中最少会存在一个线程。线程与进程的区别每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程...
  • java并发编程(一)

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并发程序进程中代码执行顺序