操作系统中的进程与线程

发表于:2012-5-07 10:04

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 作者:宋沄剑    来源:51Testing软件测试网采编

  简介

  在传统的操作系统中,进程拥有独立的内存地址空间和一个用于控制的线程。但是,现在的情况更多的情况下要求在同一地址空间下拥有多个线程并发执行。因此线程被引入操作系统。

  为什么需要线程?

  如果非要说是为什么需要线程,还不如说为什么需要进程中还有其它进程。这些进程中包含的其它迷你进程就是线程。

  线程之所以说是迷你进程,是因为线程和进程有很多相似之处,比如线程和进程的状态都有运行,就绪,阻塞状态。这几种状态理解起来非常简单,当进程所需的资源没有到位时会是阻塞状态,当进程所需的资源到位时但CPU没有到位时是就绪状态,当进程既有所需的资源,又有CPU时,就为运行状态。

  下面我们来看一个具体的例子:

  就拿我写博客的LiveWriter来说,LiveWriter需要监听我打字输入的状态,还需要每隔5分钟对草稿进行自动保存。假设如果这个进程只有一个线程的话,那么当对草稿进行保存时,因为此时需要访问硬盘,而访问硬盘的时间线程是阻塞状态的,这时我的任何输入都会没有响应,这种用户体验是无法接受的,或许我们可以通过键盘或者鼠标的输入去中断保存草稿的过程,但这种方案也并不讨好。而使用多线程,每个线程仅仅需要处理自己那一部分应该完成的任务,而不用去关心和其它线程的冲突。因此简化了编程模型。如图1所示。

图1.两条线程满足各自的功能

  更具体的说,线程的好处如下:

  1、在很多程序中,需要多个线程互相同步或互斥的并行完成工作,而将这些工作分解到不同的线程中去无疑简化了编程模型。

  2、因为线程相比进程来说,更加的轻量,所以线程的创建和销毁的代价变得更小。

  3、线程提高了性能,虽然线程宏观上是并行的,但微观上却是串行。从CPU角度线程并无法提升性能,但如果某些线程涉及到等待资源(比如IO,等待输入)时,多线程允许进程中的其它线程继续执行而不是整个进程被阻塞,因此提高了CPU的利用率,从这个角度会提升性能。

  4、在多CPU或多核的情况下,使用线程不仅仅在宏观上并行,在微观上也是并行的。

  这里值得注意的是,上面的两个线程如果改成两个进程,那么达不到所要的效果,因为进程有自己独立的内存地址空间,而线程共享进程的内存地址空间。

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