进程与线程之间的区别与联系

短命女 2022-05-30 05:14 269阅读 0赞

**目录**

*  基础知识介绍
 *  进程详解
    
     *  概念
     *  计算机中的表示方法
     *  调度状态
 *  线程详解
    
     *  概念
     *  状态转换
 *  进程与其他概念的一些异同
    
     *  特点
     *  进程与线程之间的联系
     *  进程与线程之间的区别
     *  进程与程序之间的区别

# **基础知识介绍** #

*  CPU+RAM+各种资源（比如显卡，光驱，键盘，GPS, 等等外设）构成我们的电脑，但是电脑的运行，实际就是CPU和相关寄存器以及RAM之间的事情。
 *  CPU太快了，寄存器仅仅能够追的上他的脚步，RAM和别的挂在各总线上的设备完全是望其项背。那当多个任务要执行的时候怎么办呢？轮流着来?或者谁优先级高谁来？不管怎么样的策略，一句话就是在CPU看来就是轮流着来。
 *  执行一段程序代码，实现一个功能的过程介绍，当得到CPU的时候，相关的资源必须也已经就位，就是显卡啊，GPS啊什么的必须就位，然后CPU开始执行。这里除了CPU以外所有的就构成了这个程序的执行环境，也就是我们所定义的程序上下文。当这个程序执行完了，或者分配给他的CPU执行时间用完了，那它就要被切换出去，等待下一次CPU的临幸。在被切换出去的最后一步工作就是保存程序上下文，因为这个是下次他被CPU临幸的运行环境，必须保存。
 *  一段程序的执行过程:**先加载程序A的上下文，然后开始执行A，保存程序A的上下文，调入下一个要执行的程序B的程序上下文，然后开始执行B,保存程序B的上下文**

# 进程详解 #

## **概念** ##

进程，顾名思义，就是正在进行的程序，是一个动态的过程。或者我们可以简单的把进程理解为**程序的代码块儿****+****程序执行所需数据**。

## **计算机中的表示方法** ##

在计算机中，我们使用三部分来描述计算机的进程

*  程序段：描述进程所要完成的功能，是进程执行时不可修改的部分
 *  数据段：程序执行时所需要的数据和工作区，为一个进程专用，可修改
 *  PCB：包含进程的描述信息和控制信息，是进程的动态特性的集中反应

## **调度状态** ##

不同的操作系统对进程的状态解释不同，但是最基本的状态都是一样的。包括以下三种：

*  运行态：进程占用CPU，并在CPU上运行；
 *  就绪态：进程已经具备运行条件，但是CPU还没有分配过来；
 *  阻塞态：进程因等待某件事发生而暂时不能运行；

进程在一生中，都处于上述3中状态之一。  
![这里写图片描述][20180305195157273]  
进程状态之间是如何实现转换的：

*  运行–>就绪：这是由调度引起的，主要是进程占用CPU的时间过长
 *  就绪–>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU
 *  运行–>阻塞：发生了I/O请求或等待某件事的发生
 *  阻塞–>就绪:进程所等待的事件发生，就进入就绪队列
 *  阻塞–>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统載进行调度时不会載阻塞队列进行挑选，其调度的选择对象为就绪队列：
 *  就绪–>阻塞：因为就绪态根本就没有执行，何来进入阻塞态？

也就是说，后面的两种转换实际上是不可能发生的。

# **线程详解** #

## **概念** ##

线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP)，是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC)，寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。

## **状态转换** ##

*  新生状态（New）：当一个线程的实例被创建即使用new关键字和Thread类或其子类创建一个线程对象后,此时该线程处于新生状态。此时线程不是活着的（not alive）；
 *  就绪状态（Runnable）：通过调用线程实例的start()方法来启动线程使线程进入就绪状态；但还没有被分配到CPU，处于线程就绪队列；此时线程是活着的（alive）；
 *  运行状态（Running）：一旦获取CPU，线程就进入运行状态，线程的run()方法才开始被执行；如果在给定的时间内没有执行结束，就会被系统给换下来回到线程的就绪状态；此时线程是活着的（alive）；
 *  阻塞状态（Blocked）：通过调用join()、sleep()、wait()或者资源被暂用使线程处于阻塞状态； 此时线程是活着的（alive）
 *  死亡状态（Dead）：当一个线程的run()方法运行完毕或被中断或被异常退出，该线程到达死亡状态。  
    线程状态转换图  
    ![这里写图片描述][20180305202529304]

# **进程与其他概念的一些异同** #

**进程和线程都是程序执行的过程,但进程是程序执行从始到终一个完整的执行过程，而线程是只进程中的一个运行流程，一个进程中可以有多个线程。**我们来看图解：  
![这里写图片描述][20180305181359898]

*  进程：进程所描述的过程就是这三个部分加起来的总和。
 *  线程：把中间那块儿对A的执行过程再细分，每一个执行流程就是线程。线程本身是没有上下文资源的，但是他可以使用它所属的进程的资源。

## **特点** ##

1、进程的特点  
是具有一定独立功能的程序、它是系统**进行资源分配和调度的一个独立单位**，重点在系统调度和单独的单位，也就是说进程是可以独 立运行的一段程序。  
2、线程的特点  
线程进程的一个实体，是**CPU调度和分派的基本单位**，他是比进程更小的能独立运行的基本单位，线程自己基本上不拥有系统资源。

## **进程与线程之间的联系** ##

1、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（通常说的主线程）。  
2、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。  
3、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。  
4、处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。  
5、线程是指进程内的一个执行单元，也是进程内的可调度实体。

## **进程与线程之间的区别** ##

1、调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位。  
2、并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。  
3、拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。

## **进程与程序之间的区别** ##

*  进程是动态的，程序是静态的。程序是有序代码的集合，进程是程序执行的过程。
 *  进程是暂时的，程序是永久的。进程是一个状态变化的过程，程序可永久保存。
 *  进程与程序的对应关系。通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
 *  进程和程序的组成不同。进程的组成包括程序，数据和PCB。

[20180305195157273]: /images/20220530/5a53f1778fd646edbaed698ce755d128.png
[20180305202529304]: /images/20220530/5804e8c2175c45d1a34fb1d9700e9695.png
[20180305181359898]: /images/20220530/9f18a299b7d042448cf17d12c6b5d8c0.png