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  • 进程和线程之间的关系
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    2022-03-31 09:08:53

    线程

    概念

    进程就是一个"执行流",按照某种顺序执行自己的代码。

    存在意义

    如今各种操作系统均能实现多进程同时执行,也就是支持并发编程。一个进程的创建需要消耗计算机资源,销毁意味着要释放资源。当很多个进程同时执行时,计算机资源的消耗太大,执行效率较低
    如何才能提高并发编程的效率?有两种方式:

    1. 进程池:像String常量池、数据库中的连接池,使用进程池来存储多个进程,当进程销毁时并不真的释放这个进程而是将进程存储到进程池中,这样再次使用该进程时直接从进程池中取就好。但进程池维护进程意味着在进程不使用的时候同样需要消耗不少的计算机资源
    2. 使用线程实现并发编程:线程存在于进程当中,一个进程中有很多个线程线程较进程而言更加轻量,创建、摧毁、调度一个线程要快于进程。之所以快,是因为多个线程是存在于一个进程当中的,共享一份资源,当在一个进程中创建多个线程时,只有第一个线程的创建需要分配资源,之后线程的创建直接共享该资源即可。进程和线程之间的关系就相当于工厂和工厂中的生产线。一个工厂中有多个生产线,生产线的创建、销毁的成本要低于一个工厂。当然一个进程中的线程并不是说越多越好,因为一个进程中的多个线程可能在消耗同一份资源,如果线程之间过多会出现忙等,反而不会提升并发编程的效率,一个进程中的线程的个数与硬件设备的等级有关

    进程和线程的区别和联系

    联系:

    1. 进程包含线程,一个进程中可以有一个或者多个线程。
    2. 进程和线程都是为了解决并发编程。但线程的效率要高于进程,因为多个线程可以共享一份资源,而进程和进程之间是独立的,进程的创建和销毁是一定需要消耗资源的。

    区别:

    1. 进程是操作系统分配资源的最小单位,线程是操作系统调度的最小单位
    2. 进程具有独立性,进程A的崩溃不会影响到进程B的崩溃;在一个进程中的多个线程是共享一份资源的,一个线程的崩溃可能会影响到该进程中其他线程的崩溃,进而导致整个进程崩溃
    3. 进程间的通信需要在内核中进行,而线程因为共享一份资源可以直接进行通信
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  • 进程线程之间联系和区别

    千次阅读 2022-03-22 09:35:15
    官话:进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配调度的基本单位,是操作系统结构的基础。 人话:跑起来的程序 例如:网易云音乐,QQ,微信,简称可执行文件 可执行文件 可...

    🚩进程

    🚩什么是进程

    官话:进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。
    人话:跑起来的程序 例如:网易云音乐,QQ,微信,简称可执行文件

    🚩 可执行文件

    可执行文件:就是你下载到硬盘里的app文件(因为我的系统是mac,所以文件后缀名是.app,windows系统应该是.exe)

    请添加图片描述
    这些文件一般会静静的躺在你的硬盘上,在你双击之前,这些文件不会对你的系统产生任何影响,但是一旦你点击这些文件,操作系统就会把你的这些问价加载到内存中,如果你的内存不够大,并且你又执行了相对较多的应用程序,这就会导致你的电脑出现卡顿的现象.之后CPU会接受exe内部的指令(即你在应用程序上的操作,系统会将这些指令转换为二进制的指令),这个时候可执行文件就会运行起来了,它不在躺平,而是开始了一些具体的操作,这些运行起来的可执行文件就是“进程

    🚩操作系统是如何管理进程的

    1. 先描述一个进程,以此来明确进程上面的一些属性(在操作系统中,要相对进程进行描述,需要通过“c/c++”来实现,也就是c语言中的结构体,与java中的类相似.
    2. 在组织这些进程,使用数据结构来对这些进程信息放在一起,方便进行增删改查(典型的就是使用双向链表将PCB给串起来)

    创建进程:创建出PCB,然后将PCB用双向链表串联
    销毁进程:就是将PCB从链表中删除
    查看任务管理器:就是我们所熟悉的遍历链表

    看上文,我们会发现一个新词汇,PCB,接下来,我们就对PCB进行了解

    🚩PCB(Process Control Block)

    概念:描述进程的这个结构体,称为"PCB"(process control block)进程控制块)

    🚩PCB的一些属性

    1. pid

    进程🆔: : 即进程控制块的身份证号

    2. 内存指针

    内存指针:指明了这个进程要执行的代码.指令在内存的哪里,以及这个进程执行中依赖的数据都在哪里

    3 文件描述表

    程序在运行过程中,经常要和文件打交道(文件是在硬盘上的),进程每次打开一个文件,就会在文件描述符表上多增加一项(这个文件描述符表就可以视为一个数组,里面的每个元素又是一个结构体,就对应一个文件的相关信息),这个文件描述符表的下标,就称为文件描述符
    一个进程只要一启动,不管你代码中是否写了打开/操作文件的代码,都会默认的打开三个文件(系统自动打开的)

    上面的一些属性只是PBC的一些基础属性,下面的一组属性主要是为了实现进程调度

    • 状态

    就绪状态:可以随时到CPU上执行
    阻塞状态:由于某种条件的不满足,暂时不可以到CPU上执行
    以上的这两种状态就描述了目前的这个进程应该怎样调度即进程调度

    • 优先级

    所谓的优先级,就是在进程调度中,将资源向分配给谁,后分配给谁,资源分配多少的操作

    • 记账信息

    统计每个进程,都分别被执行了多久,资源分配了多少,执行了哪些指令,等了多久,这些都是为了给进程调度提供指导依据

    • 上下文

    表示上次进程被调出CPU的时候,当时程序的执行状态,下次进程上CPU的时候,就可以恢复之前的状态进程被
    调度出CPU之前,要先把CPU中的所有的寄存器的数据都给保存到内存中相当于存档
    下次进程再被调度到CPU的时候,就可以从刚才的内存中,恢复这些数据到寄存器中,相当于读档

    了解了这些后,接下来我们可以更加容易理解何为进程调度了

    🚩进程调度

    🚩何为进程调度

    在了解进程调度之前我们先解析一下调度这个词

    调度:所谓的调度就是时间管理
    那么不难理解进程调度就是对系统上的那些刻执行文件进行时间管理与资源分配

    可能同学们还是有点懵,接下来我会举一个时间管理大师的例子,以便大家理解

    假设博主是一个妹子,长得好看,身材又饱满,而且还善于交流,简称“高质量女性”,那么我想找一个与我相对应的高质量男性,“💰多,👦帅,还很会舔“,但是找了好久好久,还是没有发现这样的男生存在,但是在寻找的过程中我分别邂逅了A,B,C三个男生
    A:很有钱,堪比马☁️,但是相貌平平
    B:长得很帅,人称再世潘安,但经济条件一般
    C:即没钱,也没颜,但是很会舔;
    为了满足我精神物质上的需求,我决定和他们三个共同处“好朋友👬”,因此,我需要管理好我的时间,避免三个人碰面,发生“不必要的误会”
    于是我排了以下的时间表请添加图片描述

    请添加图片描述
    请添加图片描述
    请添加图片描述
    请添加图片描述
    这样,我就相当在和一个“即有钱,又有颜,还会舔”的男生交“朋友👬”了
    以上就是我们所了解的进程调度问题
    总的来说进程调度就是操作系统在考虑如何给把CPU上的资源分配给🧍‍♂️进程

    🚩进程的独立性

    首先我们需要知道操作系统中的内存资源是如何进行分配的,即虚拟空间地址
    对于虚拟空间地址,再次我们不做过多介绍,如果有想了解的同学可以顺着以下链接进行学习🍉虚拟地址空间
    由于操作系统中,同时运行着很多进程,如果有一个进程在运行时崩溃了,是否影响到其他的进程呢?
    答案是:不会!!!
    这就依赖进程的独立性这一特点,进程独立性也依赖了虚拟地址空间

    为了方便大家理解,博主再举一个容易理解的例子

    最近,疫情又变得很严重了,尤其是吉林,我们现在就是处于封闭隔离的阶段,为了排查,我们小区每天都会带着我们做核酸
    如果有人确诊了,而且我们还没有采取必要的措施,大家聚众密集接触就会导致整个小区的人都会被传染(这就相当于我们早起的windows系统,进程之间不独立,只要有一个进程崩溃,整个系统就瘫痪)
    但是我们要采取措施,对每个楼层单元划分安全通道,各自走各自的路,这样就会避免居民之间的影响,也就是进程之间的影响,这就是进程的独立性请添加图片描述

    🚩进程之间的通信

    操作系统之间的通信有两种:

    1. 文件操作.
    2. 网络操作.(socket)

    所谓进程的通信就是进程之间是如何进行交互的
    还是上面的那个例子,假如说由于疫情,大家都出不去,无法购买资源,突然有一天,我想吃土豆🥔,但是我没有,于是我就在业主群里说:谁有🥔啊,救急.这时,A就说他那里有,但是没法直接给我,A就把🥔放在了门口的志愿者服务站了,十分钟后,我去取,这样我就得到了我期盼已久的🥔了,这样就完成了进程之间的交互了我们把这里的志愿者服务站就叫做公共空间

    请添加图片描述

    公共空间:操作系统的公共空间有很多种,并且各有特点,有的存储空间大,有的小,有的速度快,有的速度慢

    ✨ 线程

    ✨什么是线程

    线程是进程的一个分支,一个进程至少有一个线程,多个线程共享一个京城的资源

    ✨线程的引出

    在系统中由于进程的不多增加,程序猿就需要并发编程,但是由于频繁的创建和销毁进程,这件事的成本的消耗是非常高的
    请添加图片描述

    所以为了解决这个问题我们有两个方案,如下

    1. 进程池(数据库连接池,字符常量池)
      进程池虽然能解决,但是成本太高,资源浪费严重,池子里的闲置进程,如果不用的话,太浪费资源开销;
    2. 使用线程来并发编程

    线程比进程更轻量,每个进程可以执行一段任务,每个线程也可以执行一段任务(一段代码)
    创建,销毁,调度都比进程快很多

    🍉 为什么线程比进程更轻量

    进程比线程重在哪里呢?
    重在资源申请与释放
    但是在申请第一个线程时,所需要的成本是相对高的,但是在之后的申请线程中,成本会很低,因为这些线程是在共享一个进程的资源

    🍉经典面试题

    🍉谈谈线程与进程之间的区别与联系

    1.进程包含线程,一个进程里可以有一个线程,也可以有多个线程
    2.进程和线程都是为了处理并发编程这样的场景 但是进程有问题,频繁创建和释放的时候效率低,相比之下,线程更轻量,创建和释放效率更好
    3.操作系统创建进程,是要给进程分配资源,进程是操作系分配资源的基本单位,操作系统创建的线程,是要在CPU上调度执行,线程是操作系统调度执行的基本单位
    4.进程具有独立性,每个进程有各自的虚拟地址空间,一个进程挂了不会影响其他进程,同一个进程中的多个线程,共用同一个内存空间,一个线程挂了可能会影响到其他的线程,甚至导致整个进程崩溃

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  • 进程线程和协程之间的区别和联系 1. 进程线程区别 调度:进程是资源分配的最小单位,线程是程序执行的最小单位。在同一进程中,线程的切换不会引起进程的切换,在不同进程中进行线程的切换,会引起进程的切换...

                        进程、线程和协程之间的区别和联系

    1. 进程与线程区别

    • 调度:进程是资源分配的最小单位,线程是程序执行的最小单位。在同一进程中,线程的切换不会引起进程的切换,在不同进程中进行线程的切换,会引起进程的切换。
    • 拥有资源:进程是拥有资源的基本单位,线程不拥有资源(也有一点必不可少的资源),但线程可以共享其隶属进程的系统资源。
    • 系统开销:操作系统创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存资源、I/O设备等,远大于创建或撤销线程的开销。
    • 地址空间和其他资源:进程的地址空间之间相互独立,同一进程的各线程间共享进程的资源,某进程内的线程对于其他进程不可。
    • 通信:进程间通信需借助操作系统,而线程间可以直接读/写进程数据段。

    2 什么是协程

       协程,是一种比线程更加轻量级的存在,协程不是被操作系统内核所管理,而完全是由程序所控制(也就是在用户态执行)。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升,不会像线程切换那样消耗资源。

      子程序,或者称为函数,在所有语言中都是层级调用,比如A调用B,B在执行过程中又调用了C,C执行完毕返回,B执行完毕返回,最后是A执行完毕。所以子程序调用是通过栈实现的,一个线程就是执行一个子程序。子程序调用总是一个入口,一次返回,调用顺序是明确的。而协程的调用和子程序不同。

     

    在这里插入图片描述

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  • 进程和线程的区别(超详细)

    万次阅读 多人点赞 2019-10-03 21:57:46
    进程和线程 进程 一个在内存中运行的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程可以有多个线程,比如在Windows系统中,一个运行的xx.exe就是一个进程线程 进程中的一个执行任务(控制单元),负责...

    进程和线程

    进程

    一个在内存中运行的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间,一个进程可以有多个线程,比如在Windows系统中,一个运行的xx.exe就是一个进程。

    任务管理器

    线程

    进程中的一个执行任务(控制单元),负责当前进程中程序的执行。一个进程至少有一个线程,一个进程可以运行多个线程,多个线程可共享数据。

    与进程不同的是同类的多个线程共享进程的方法区资源,但每个线程有自己的程序计数器虚拟机栈本地方法栈,所以系统在产生一个线程,或是在各个线程之间作切换工作时,负担要比进程小得多,也正因为如此,线程也被称为轻量级进程。

    Java 程序天生就是多线程程序,我们可以通过 JMX 来看一下一个普通的 Java 程序有哪些线程,代码如下。

    public class MultiThread {
    	public static void main(String[] args) {
    		// 获取 Java 线程管理 MXBean
    		ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
    		// 不需要获取同步的 monitor 和 synchronizer 信息,仅获取线程和线程堆栈信息
    		ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
    		// 遍历线程信息,仅打印线程 ID 和线程名称信息
    		for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
    			System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + threadInfo.getThreadName());
    		}
    	}
    }
    

    上述程序输出如下(输出内容可能不同,不用太纠结下面每个线程的作用,只用知道 main 线程执行 main 方法即可):

    [6] Monitor Ctrl-Break //监听线程转储或“线程堆栈跟踪”的线程
    [5] Attach Listener //负责接收到外部的命令,而对该命令进行执行的并且把结果返回给发送者
    [4] Signal Dispatcher // 分发处理给 JVM 信号的线程
    [3] Finalizer //在垃圾收集前,调用对象 finalize 方法的线程
    [2] Reference Handler //用于处理引用对象本身(软引用、弱引用、虚引用)的垃圾回收的线程
    [1] main //main 线程,程序入口
    

    从上面的输出内容可以看出:一个 Java 程序的运行是 main 线程和多个其他线程同时运行

    进程与线程的区别总结

    线程具有许多传统进程所具有的特征,故又称为轻型进程(Light—Weight Process)或进程元;而把传统的进程称为重型进程(Heavy—Weight Process),它相当于只有一个线程的任务。在引入了线程的操作系统中,通常一个进程都有若干个线程,至少包含一个线程。

    根本区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是处理器任务调度和执行的基本单位

    资源开销:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。

    包含关系:如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

    内存分配:同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源,而进程之间的地址空间和资源是相互独立的

    影响关系:一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响,但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。

    执行过程:每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制,两者均可并发执行

    从 JVM 角度说进程和线程之间的关系(重要)

    图解进程和线程的关系

    下图是 Java 内存区域,通过下图我们从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系。

    在这里插入图片描述

    从上图可以看出:一个进程中可以有多个线程,多个线程共享进程的方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源,但是每个线程有自己的程序计数器虚拟机栈本地方法栈

    程序计数器为什么是私有的?

    程序计数器主要有下面两个作用:

    1. 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令,从而实现代码的流程控制,如:顺序执行、选择、循环、异常处理。
    2. 在多线程的情况下,程序计数器用于记录当前线程执行的位置,从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

    需要注意的是,如果执行的是 native 方法,那么程序计数器记录的是 undefined 地址,只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址。

    所以,程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置

    虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?

    • 虚拟机栈:每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
    • 本地方法栈:和虚拟机栈所发挥的作用非常相似,区别是: 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 (也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。 在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。

    所以,为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到,虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的。

    一句话简单了解堆和方法区

    堆和方法区是所有线程共享的资源,其中堆是进程中最大的一块内存,主要用于存放新创建的对象 (所有对象都在这里分配内存),方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

    多进程和多线程区别

    多进程:操作系统中同时运行的多个程序

    多线程:在同一个进程中同时运行的多个任务

    举个例子,多线程下载软件,可以同时运行多个线程,但是通过程序运行的结果发现,每一次结果都不一致。 因为多线程存在一个特性:随机性。造成的原因:CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的,可以理解成多个线程在抢CPU资源。

    多线程提高CPU使用率

    多线程

    多线程并不能提高运行速度,但可以提高运行效率,让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时,运算速度可能反而更低。

    Java中的多线程

    Java程序的进程里有几个线程:主线程,垃圾回收线程(后台线程)等

    在 Java 中,当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个 JVM 的进程,而 main 函数所在的线程就是这个进程中的一个线程,也称主线程。

    Java支持多线程,当Java程序执行main方法的时候,就是在执行一个名字叫做main的线程,可以在main方法执行时,开启多个线程A,B,C,多个线程 main,A,B,C同时执行,相互抢夺CPU,Thread类是java.lang包下的一个常用类,每一个Thread类的对象,就代表一个处于某种状态的线程

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进程和线程之间的关系