进程与线程

进程与线程

进程是对运行时程序的封装，是系统进行资源调度和分配的基本单位，实现了操作系统的并发。

进程是由线程组成的，线程是cpu调度和分派的基本单位。

进程和线程的区别

• 一个线程只能属于一个进程，一个进程至少有一个线程，线程依赖于进程而存在。
• 进程是资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位。
• 进程在执行时有独立的内存单元，多个线程共享进程的内存。
• 进程切换开销大，线程切换开销小——进程切换设计当前进程cpu环境的保存和被切换的环境，线程则只用保存设置少量寄存器的内容。
• 同一进程的线程间通信更容易——有相同的地址空间
• 进程间不会互相影响，线程挂掉一个导致整个进程挂掉。

进程的通信方式有哪些

管道，系统IPC（消息队列，信号量，信号，共享内存），socket

线程的通信方式有哪些

临界区，互斥量，信号量，事件量。

管道：

有名和无名管道可用于具有亲缘关系父子进程间的通信，有名的还允许没有亲缘关系的进程间通信

普通管道PIPE：

它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端

它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）

它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

命名管道FIFO：

FIFO可以在无关的进程之间交换数据

FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

系统IPC：

消息队列

消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标记。 (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特点)具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息；

特点：

消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。

消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。

消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。

信号量semaphore

信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

特点：

信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。

信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。

每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。

支持信号量组。

信号signal

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（Shared Memory）

它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等

特点：

共享内存是最快的一种IPC，因为进程是直接对内存进行存取

因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步

信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问

套接字SOCKET：

socket也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同主机之间的进程通信。

临界区：

通过多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问；

互斥量Synchronized/Lock：

采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问

信号量Semphare：

为控制具有有限数量的用户资源而设计的，它允许多个线程在同一时刻去访问同一个资源，但一般需要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目。

事件(信号)，Wait/Notify：

通过通知操作的方式来保持多线程同步，还可以方便的实现多线程优先级的比较操作