进程和线程

    干了一年多的程序员,每天都在写网站,拷贝代码。突然发现连线程与进程都不知道是啥,这个是个很悲哀的事情。决定恶补一下。

    简介

  进程(process)是一块包含了某些资源的内存区域。操作系统利用进程把它的工作划分为一些功能单元。

进程中所包含的一个或多个执行单元称为线程(thread)。进程还拥有一个私有的虚拟地址空间,该空间仅能被它所包含的线程访问。

当运行.NET程序时,进程还会把被称为CLR的软件层包含到它的内存空间中。上一章曾经对CLR做了详细描述。该软件层是在进程创建期间由运行时宿主载入的(参见4.2.3节)。

线程只能归属于一个进程并且它只能访问该进程所拥有的资源。当操作系统创建一个进程后,该进程会自动申请一个名为主线程或首要线程的线程。主线程将执行运行时宿主, 而运行时宿主会负责载入CLR。

    应用程序(application)是由一个或多个相互协作的进程组成的。例如,Visual Studio开发环境就是利用一个进程编辑源文件,并利用另一个进程完成编译工作的应用程序。

在Windows NT/2000/XP操作系统下,我们可以通过任务管理器在任意时间查看所有的应用程序和进程。尽管只打开了几个应用程序,但是通常情况下将有大约30个进程同时运行。 事实上,为了管理当前的会话和任务栏以及其他一些任务,系统执行了大量的进程。

   进程

   在运行于32位处理器上的32位Windows操作系统中,可将一个进程视为一段大小为4GB(232字节)的线性内存空间,它起始于0x00000000结束于0xFFFFFFFF。这段内存空间不能被其他进程所访问,所以称为该进程的私有空间。这段空间被平分为两块,2GB被系统所有,剩下2GB被用户所有。

如果有N个进程运行在同一台机器上,那么将需要N×4GB的海量RAM,还好事实并非如此。

  • Windows是按需为每个进程分配内存的,4GB是32位系统中一个进程所占空间的上限。
  • 将进程所需的内存划分为4KB大小的内存页,并根据使用情况将这些内存页存储在硬盘上或加载到RAM中,通过系统的这种虚拟内存机制,我们可以有效地减少对实际内存的需求量。当然这些对用户和开发者来说都是透明的。

    

    一个线程包含以下内容

  • 一个指向当前被执行指令的指令指针;
  • 一个栈;
  • 一个寄存器值的集合,定义了一部分描述正在执行线程的处理器状态的值;
  • 一个私有的数据区。

    所有这些元素都归于线程执行上下文的名下。处在同一个进程中的所有线程都可以访问该进程所包含的地址空间,当然也包含存储在该空间中的所有资源。

    尽管.NET以前的Windows一直使用这两种模式,并且依然存在,但是对.NET Framework来说它们是不可见的。

    并行使用一些线程通常是我们在实现算法时的自然反应。实际上,一个算法往往由一系列可以并发执行的任务组成。但是需要引起注意的是,使用大量的线程将引起过多的上下文切换,最终反而影响了性能。

    预测每 18个月处理器运算速度增加一倍的摩尔定律已不再成立。处理器的频率停滞在3GHz~4GHz上下。这是由于物理上的限制,需要一段时间才能取得突破。同时,为了在性能竞争中不会落败,较大的处理器制造商如AMD和Intel目前都将目标转向多核芯片。因此我们可以预计在接下去的几年中这种类型的架构将广泛被采用。在这种情况下,改进应用性能的唯一方案就是合理地利用多线程技术。  

   进程与线程的区别

   进程是资源管理的最小单位,线程是程序执行的最小单位。在操作系统设计上,从进程演化出线程,最主要的目的就是更好的支持SMP(双CPU系统,实际上是对称多处理机系统中最常见的一种)以及减小(进程/线程)上下文切换开销。

   1.进程是程序的一次执行。线程可以理解为程序中的执行的一段程序片段。

   2.进程间是独立的,这表现在内存空间、上下文环境上; 线程运行在进程空间内。

   3.一般来讲,进程无法突破进程边界存取其他进程内的存储空间;而线程由于处于进程空间内,所以同一个进程所产生的线程共享同一内存空间。同一进程中的两段代码不能够同时执行,除非引入线程。

   4.线程是属于进程的,当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除、线程占用资源要少于进程所占用的资源、进程和线程都可以有优先级。

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