进程与线程

Aug 11, 2016   #thread  #process 

Intro

进程(process)和线程(thread)是操作系统的基本概念。进程是一个应用程序在处理机上的一次执行过程,是一个动态概念,而线程是进程中一部分,进程包含多个线程在运行。

一个比喻

计算机的核心是CPU,它承担了所有的计算任务,就像一座工厂,时刻在运行。

假设工厂的电力有限,一次只能供给一个车间使用(一个车间开工的时候,其他车间都必须停工)。背后的含义是单个CPU一次只能运行一个任务

进程好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。线程好比车间里的工人,一个车间,可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。可是,有些房间只能容纳一个人,比如厕所。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。

一个防止他人进入的简单方法,是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就是“互斥锁”(Mutual exclusion, Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。

还有些房间,可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方式,是在门口挂n把钥匙。进去的人取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。这种做法称为”信号量“,保证多个线程不会互相冲突。

区别归纳

地址空间和其他资源:进程间相互独立,同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其他进程不可见

通信:进程间通信IPC(管道,命名管道,信号,消息队列,共享内存,内存映射,信号量,socket),线程间可以直接读写进程数据段(如全局变量)来进行通信,需要进程同步和互斥手段的辅助,来保证数据的一致性。

调度和切换:线程上下文切换比进程快得多

在多线程OS中,进程不是一个可执行实体。

In C/C++

POSIX线程,简称Pthreads,是线程的POSIX标准。使用pthreads编写的代码可运行于Solaris、FreeBSD、Linux 等平台。

数据类型 说明
pthread_t 线程ID
pthread_attr_t 线程属性
操作函数 说明 参数
pthread_create() 创建一个线程 线程标识符指针,线程属性,线程运行函数的起始地址,运行函数的参数;创建成功返回0
pthread_exit() 终止当前线程 函数的返回代码
pthread_cancel() 中断另外一个线程的运行
pthread_join() 阻塞当前的线程,直到另外一个线程运行结束 被等待的线程标识符,用户定义的指针(存储被等待线程的返回值)
pthread_attr_init() 初始化线程的属性 创建线程前调用
pthread_attr_destroy() 删除线程的属性
pthread_kill() 向线程发送一个信号

注:一个线程不能被多个线程等待

//编译命令:gcc -o ex1 ex1.c -lpthread
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void thread(void)
{
  int i;
  for(i=0; i<3; i++)
    printf("This is a pthread.\n");
}
int main(void)
{
  pthread_t id; //线程标识符
  int i,ret;
  ret = pthread_create(&id, NULL, (void *)thread, NULL);//创建线程
  if(ret!=0)
  {
    printf("Create pthread error!\n");
    exit(1);
  }
  for(i=0; i<3; i++)
  {
    printf("This is the main process.\n");
  }
  pthread_join(id, NULL);//等待一个线程结束
  return (0);
}

参考:http://baike.baidu.com/view/400319.htm