線程和進程的聯繫和區別

進程概念

　　進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。例如，用戶運行本身的程序，系統就建立一個進程，併爲它分配資源，包括各類表格、內存空間、磁盤空間、I/O設備等。而後，把該進程放人進程的就緒隊列。進程調度程序選中它，爲它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。因此，進程是系統中的併發執行的單位。

在Mac、Windows NT等採用微內核結構的操做系統中，進程的功能發生了變化：它只是資源分配的單位，而再也不是調度運行的單位。在微內核系統中，真正調度運行的基本單位是線程。所以，實現併發功能的單位是線程。

線程概念

　　線程是進程中執行運算的最小單位，亦即執行處理機調度的基本單位。若是把進程理解爲在邏輯上操做系統所完成的任務，那麼線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一。例如，假設用戶啓動了一個窗口中的數據庫應用程序，操做系統就將對數據庫的調用表示爲一個進程。假設用戶要從數據庫中產生一份工資單報表，並傳到一個文件中，這是一個子任務；在產生工資單報表的過程當中，用戶又能夠輸人數據庫查詢請求，這又是一個子任務。這樣，操做系統則把每個請求――工資單報表和新輸人的數據查詢表示爲數據庫進程中的獨立的線程。線程能夠在處理器上獨立調度執行，這樣，在多處理器環境下就容許幾個線程各自在單獨處理器上進行。操做系統提供線程就是爲了方便而有效地實現這種併發性

引入線程的好處

（1）易於調度。

（2）提升併發性。經過線程可方便有效地實現併發性。進程可建立多個線程來執行同一程序的不一樣部分。

（3）開銷少。建立線程比建立進程要快，所需開銷不多。。

（4）利於充分發揮多處理器的功能。經過建立多線程進程（即一個進程可具備兩個或更多個線程），每一個線程在一個處理器上運行，從而實現應用程序的併發性，使每一個處理器都獲得充分運行。

進程和線程的關係

（1）一個線程只能屬於一個進程，而一個進程能夠有多個線程，但至少有一個線程。線程是操做系統可識別的最小執行和調度單位。

（2）資源分配給進程，同一進程的全部線程共享該進程的全部資源。 同一進程中的多個線程共享代碼段(代碼和常量)，數據段(全局變量和靜態變量)，擴展段(堆存儲)。可是每一個線程擁有本身的棧段，棧段又叫運行時段，用來存放全部局部變量和臨時變量。

（3）處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程。

（4）線程在執行過程當中，須要協做同步。不一樣進程的線程間要利用消息通訊的辦法實現同步。

處理機管理是操做系統的基本管理功能之一，它所關心的是處理機的分配問題。也就是說把CPU(中央處理機)的使用權分給某個程序，一般把這個正準備進入內存的程序稱爲做業，當這個做業進入內存後咱們把它稱爲進程。

自從60年代提出進程概念，在操做系統中一直都是以進程做爲能獨立運行的基本單位的。直到80年代中期，人們又提出了比進程更小的能獨立運行的基本單位 ——線程；試圖用它來提升系統內程序併發執行的速度，從而可進一步提升系統的吞吐量。近幾年，線程概念已獲得了普遍應用，不只在新推出的操做系統中，大多 都已引入了線程概念，並且在新推出的數據庫管理系統和其它應用軟件中，也都紛紛引入了線程，來改善系統的性能。

若是說，在操做系統中引入進程的目的，是爲了使多個程序併發執行，以改善資源利用率及提升系統的吞吐量；那麼，在操做系統中再引入線程則是爲了減小程序並 發執行時所付出的時空開銷，使操做系統具備更好的併發性。爲了說明這一點，咱們首先回顧進程的兩個基本屬性：

(1)進程是一個可擁有資源的獨立單位；

(2)進程同時又是——個能夠獨立調度和分派的基本單位。正是因爲進程具備這兩個基本屬性，才使之成爲一個能獨立運行的基本單位，從而也就構成了進程併發執行的基礎。

然而爲使程序能併發執行，系統還必須進行如下的一系列操做：

(1)建立進程。系統在建立進程時，必須爲之分配其所必需的、除處理機之外的全部資源。如內存空間、I／0設備以及創建相應的PCB。

(2)撤消進程。系統在撤消進程時，又必須先對這些資源進行回收操做，而後再撤消PCB。

(3)進程切換。在對進程進行切換時，因爲要保留當前進程的CPU環境和設置新選中進程的CPU環境，爲此需花費很多處理機時間。

簡言之，因爲進程是一個資源擁有者，於是在進程的建立、撤消和切換中，系統必須爲之付出較大的時空開銷。也正由於如此，在系統中所設置的進程數目不宜過多，進程切換的頻率也不宜過高，但這也就限制了併發程度的進一步提升。

如何能使多個程序更好地併發執行，同時又儘可能減小系統的開銷，已成爲近年來設計操做系統時所追求的重要目標。因而，有很多操做系統的學者們想到，能否將進 程的上述屬性分開，由操做系統分開來進行處理。即對做爲調度和分派的基本單位，不一樣時做爲獨立分配資源的單位，以使之輕裝運行；而對擁有資源的基本單位， 又不頻繁地對之進行切換。正是在這種思想的指導下，產生了線程概念。

在引入線程的操做系統中，線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位。線程本身基本上不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源 (如程序計數器、一組寄存器和棧)，但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的所有資源。一個線程能夠建立和撤消另外一個線程；同一進程中的多個線程 之間能夠併發執行。因爲線程之間的相互制約，導致線程在運行中也呈現出間斷性。相應地，線程也一樣有就緒、阻塞和執行三種基本狀態，有的系統中線程還有終 止狀態。

線程與進程的比較

線程具備許多傳統進程所具備的特徵，故又稱爲輕型進程(Light—Weight Process)或進程元；而把傳統的進程稱爲重型進程(Heavy—Weight Process)，它至關於只有一個線程的任務。在引入了線程的操做系統中，一般一個進程都有若干個線程，至少須要一個線程。下面，咱們從調度、併發性、 系統開銷、擁有資源等方面，來比較線程與進程。

1．調度

在傳統的操做系統中，擁有資源的基本單位和獨立調度、分派的基本單位都是進程。而在引入線程的操做系統中，則把線程做爲調度和分派的基本單位。而把進程做 爲資源擁有的基本單位，使傳統進程的兩個屬性分開，線程便能輕裝運行，從而可顯著地提升系統的併發程度。在同一進程中，線程的切換不會引發進程的切換，在 由一個進程中的線程切換到另外一個進程中的線程時，將會引發進程的切換。

2．併發性

在引入線程的操做系統中，不只進程之間能夠併發執行，並且在一個進程中的多個線程之間，亦可併發執行，於是使操做系統具備更好的併發性，從而能更有效地使 用系統資源和提升系統吞吐量。例如，在一個未引入線程的單CPU操做系統中，若僅設置一個文件服務進程，當它因爲某種緣由而被阻塞時，便沒有其它的文件服 務進程來提供服務。在引入了線程的操做系統中，能夠在一個文件服務進程中，設置多個服務線程，當第一個線程等待時，文件服務進程中的第二個線程能夠繼續運 行；當第二個線程阻塞時，第三個線程能夠繼續執行，從而顯著地提升了文件服務的質量以及系統吞吐量。

3．擁有資源

不管是傳統的操做系統，仍是設有線程的操做系統，進程都是擁有資源的一個獨立單位，它能夠擁有本身的資源。通常地說，線程本身不擁有系統資源(也有一點必 不可少的資源)，但它能夠訪問其隸屬進程的資源。亦即，一個進程的代碼段、數據段以及系統資源，如已打開的文件、I/O設備等，可供問一進程的其它全部線 程共享。

4．系統開銷

因爲在建立或撤消進程時，系統都要爲之分配或回收資源，如內存空間、I／o設備等。所以，操做系統所付出的開銷將顯著地大於在建立或撤消線程時的開銷。類 似地，在進行進程切換時，涉及到整個當前進程CPU環境的保存以及新被調度運行的進程的CPU環境的設置。而線程切換隻須保存和設置少許寄存器的內容，並 不涉及存儲器管理方面的操做。可見，進程切換的開銷也遠大於線程切換的開銷。此外，因爲同一進程中的多個線程具備相同的地址空間，導致它們之間的同步和通訊的實現，也變得比較容易。在有的系統中，線程的切換、同步和通訊都無須

 

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