进程和线程的概念
我们都知道程序,一个程序是静态的,通常是存放在外存中的。而当程序被调入内存中运行后,就成了进程。
顾名思义,进程就是进行中的程序,它是个动态的概念。
进程
一、概念
二、组成
每一个进程都有它自己的地址空间,一般情况下,包括文本区域(text region)、数据区域(data region)和堆栈(stack region)
文本区域存储处理器执行的代码;
数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存;
堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。
三、特征
四、状态
一、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。
二、组成
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
三、特点
四、状态
1. 新建(NEW):新创建了一个线程对象。
2.可运行(RUNNABLE):线程对象创建后,其他线程(比如main线程)调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,等待被线程调度选中,获取cpu 的使用权 。
3. 运行(RUNNING):可运行状态(runnable)的线程获得了cpu 时间片(timeslice) ,执行程序代码。4. 阻塞(BLOCKED):阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了cpu 使用权,也即让出了cpu timeslice,暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态,才有机会再次获得cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种:
(一). 等待阻塞:运行(running)的线程执行o.wait()方法,JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。
(二). 同步阻塞:运行(running)的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。
(三). 其他阻塞:运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入可运行(runnable)状态。
5. 死亡(DEAD):线程run()、main() 方法执行结束,或者因异常退出了run()方法,则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生
三、进程和线程的区别
(1)调度:
在传统的操作系统中,CPU调度和分派的基本单位是进程。而在引入线程的操作系统中,则把线程作为CPU调度和分派的基本单位,进程则作为资源拥有的基本单位,从而使传统进程的两个属性分开,线程编程轻装运行,这样可以显著地提高系统的并发性。同一进程中线程的切换不会引起进程切换,从而避免了昂贵的系统调用,但是在由一个进程中的线程切换到另一进程中的线程,依然会引起进程切换。
(2)并发性:
在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而更有效地提高系统资源和系统的吞吐量。例如,在一个为引入线程的单CPU操作系统中,若仅设置一个文件服务进程,当它由于某种原因被*时,便没有其他的文件服务进程来提供服务。在引入线程的操作系统中,可以在一个文件服务进程设置多个服务线程。当第一个线程等待时,文件服务进程中的第二个线程可以继续运行;当第二个线程*时,第三个线程可以继续执行,从而显著地提高了文件服务的质量以及系统的吞吐量。
(3)拥有资源:
不论是引入了线程的操作系统,还是传统的操作系统,进程都是拥有系统资源的一个独立单位,他可以拥有自己的资源。一般地说,线程自己不能拥有资源(也有一点必不可少的资源),但它可以访问其隶属进程的资源,亦即一个进程的代码段、数据段以及系统资源(如已打开的文件、I/O设备等),可供同一个进程的其他所有线程共享。
(4)独立性:
在同一进程中的不同线程之间的独立性要比不同进程之间的独立性低得多。这是因为为防止进程之间彼此干扰和破坏,每个进程都拥有一个独立的地址空间和其它资源,除了共享全局变量外,不允许其它进程的访问。但是同一进程中的不同线程往往是为了提高并发性以及进行相互之间的合作而创建的,它们共享进程的内存地址空间和资源,如每个线程都可以访问它们所属进程地址空间中的所有地址,如一个线程的堆栈可以被其它线程读、写,甚至完全清除。
(5)系统开销:
由于在创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等。因此,操作系统为此所付出的开销将显著地大于在创建或撤消线程时的开销。类似的,在进程切换时,涉及到整个当前进程CPU环境的保存环境的设置以及新被调度运行的CPU环境的设置,而线程切换只需保存和设置少量的寄存器的内容,并不涉及存储器管理方面的操作,可见,进程切换的开销也远大于线程切换的开销。此外,由于同一进程中的多个线程具有相同的地址空间,致使他们之间的同步和通信的实现也变得比较容易。在有的系统中,现成的切换、同步、和通信都无需操作系统内核的干预。
(6)支持多处理机系统:
在多处理机系统中,对于传统的进程,即单线程进程,不管有多少处理机,该进程只能运行在一个处理机上。但对于多线程进程,就可以将一个进程中的多个线程分配到多个处理机上,使它们并行执行,这无疑将加速进程的完成。因此,现代处理机OS都无一例外地引入了多线程。