進程、線程

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

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

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:

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.

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

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。

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

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

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.

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

任務提交的兩種方式

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

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

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

進程池

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.

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？

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。

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。

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 ：李倩