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线程与进程

进程

通信方式

管道

管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

有名管道

有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信;

信号量

信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段;

消息队列

消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点;

信号

信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生;

共享内存

共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制(如信号量)配合使用,来实现进程间的同步和通信;

套接字

套解口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同及其间的进程通信

线程

通信方式

线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。

锁机制

  1. 互斥锁:提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法
  2. 读写锁:允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的
  3. 条件变量:可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用;

信号量

包括无名线程信号量和命名线程信号量

信号机制

类似进程间的信号处理

join

main是主线程,在main中创建了thread线程,在main中调用了thread.join(),那么等thread结束后再执行main代码。

在很多情况下,主线程生成并起动了子线程,如果子线程里要进行大量的耗时的运算,主线程往往将于子线程之前结束,但是如果主线程处理完其他的事务后,需要用到子线程的处理结果,也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束,这个时候就要用到join()方法了。

区别与联系

划分尺度

线程小于进程

使得多线程的并发性高;

执行过程

  • 进程拥有独立的内存单元,线程共享内存

使多线程提供了程序的运行效率,避免了内存切换

  • 每个线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,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

多执行

  • 多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行
  • 多进程的意思在于并行多个程序

在Linux系统中

  • 线程机制提供了在统一程序内共享内存地址空间运行的一组线程
  • 在内核角度,没有线程的概念,而是把所有的线程当作进程来实现(调度算法等也是与进程一样)

简单的说就是线程是一个与其他进程共享某些资源的进程

参考《linux内核设计与实现》,3.4节,注意看3.4.3小节,线程的创建与进程的创建一样,不过需要传递参数

其他系统

提供了专门支持线程的机制

重要区别

线程是CPU执行和调度的基础单元;
进程是资源分配的基础单元;