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進(jìn)程與線(xiàn)程的區別

線(xiàn)程輕量級進(jìn)程，那么線(xiàn)程到底是什么呢？
還記得我們前面在說(shuō)進(jìn)程時(shí)提到過(guò)PCB嗎？其實(shí)在linux下PCB是對線(xiàn)程的描述。線(xiàn)程是輕量級進(jìn)程，是一個(gè)進(jìn)程內部的一條執行流。確切的說(shuō)，linux下線(xiàn)程是以進(jìn)程PCB來(lái)模擬的，所以前面說(shuō)linux PCB其實(shí)是對線(xiàn)程的描述，那么Linux下的進(jìn)程又是什么呢？linux下的進(jìn)程在此時(shí)就是一個(gè)線(xiàn)程組，因此線(xiàn)程是一個(gè)輕量級進(jìn)程。
一個(gè)進(jìn)程內可能有多個(gè)線(xiàn)程，這些線(xiàn)程多使用相同的虛擬地址空間，因此線(xiàn)程的調度切換是在進(jìn)程的地址空間里切換的，因此相較于進(jìn)程切換的成本低一點(diǎn)。
一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線(xiàn)程共享相同的虛擬地址空間，那么相較于進(jìn)程的創(chuàng )建與銷(xiāo)毀，線(xiàn)程的成本要低一點(diǎn)
線(xiàn)程之間共享虛擬地址空間也使得線(xiàn)程間的通信變得方便。

畫(huà)一幅圖理解線(xiàn)程與進(jìn)程間的關(guān)系，同時(shí)也能加深的線(xiàn)程理解：
- 進(jìn)程與線(xiàn)程：
  進(jìn)程是操作系統資源分配的zui小單位，線(xiàn)程是進(jìn)程內部的一條執行流也是因為這個(gè)原由，這同時(shí)也是多個(gè)線(xiàn)程之間共享相同虛擬內存空間的原因。線(xiàn)程是CPU調度和分配的基本單位，它是比進(jìn)程更小的可以多帶帶運行的基本單位。
  進(jìn)程間通信我們有前面提到過(guò)的幾種方式，但我們可以想到多個(gè)線(xiàn)程之間共享虛擬內存空間，那么他們之間的通信是不是會(huì )變得方便呢？答案是：是的。
  上面這幅圖可以看出多個(gè)線(xiàn)程之間共享虛擬內存空間，進(jìn)程數據段的數據在線(xiàn)程之間也是共享的，存儲在代碼段的內容是共享的，全局變量也是共享的；那么除此之外線(xiàn)程之間到底還共享了那些內容呢？
  - 文件表述符
  - 每種信號的處理方式
  - 當前用戶(hù)工作目錄
  - 用戶(hù)ID和組ID
  除了線(xiàn)程之間共享的數據，它們也是具有一定的“個(gè)性”的，也就是擁有它們自己的一部分：
  - 線(xiàn)程ID
  - 上下文信息，各種寄存器的值，程序計數器和棧指針。（由于線(xiàn)程間是并發(fā)運行的，每個(gè)線(xiàn)程有自己不同的運行線(xiàn)索，當從一個(gè)線(xiàn)程切換到另一個(gè)線(xiàn)程上時(shí)，必須將原有的線(xiàn)程的寄存器集合的狀態(tài)保存，以便將來(lái)該線(xiàn)程再被切換到時(shí)能夠恢復之前運行的現場(chǎng)）。
  - 信號屏蔽字
  - errno值
- 總結：
  進(jìn)程與線(xiàn)程的區別：
  - 進(jìn)程是系統分配資源的zui小單位；線(xiàn)程是CPU調度的基本單位。
  - 進(jìn)程擁有自己獨立進(jìn)程地址空間，而線(xiàn)程是在進(jìn)程地址空間之上存在，故同一進(jìn)程中多個(gè)線(xiàn)程共享資源。
  - 創(chuàng )建進(jìn)程的開(kāi)銷(xiāo)是比較大的，需要為進(jìn)程創(chuàng )建PCB，為進(jìn)程分配資源，而線(xiàn)程的創(chuàng )建只需要在進(jìn)程內部將一部分線(xiàn)程獨享的資源分配給線(xiàn)程。
  - 進(jìn)程具有獨立的進(jìn)程虛擬空間使得多進(jìn)程程序的健壯性更好；由于多線(xiàn)程之間共享資源，導致一個(gè)線(xiàn)程出錯會(huì )是整個(gè)程序（進(jìn)程）出錯。
  - 進(jìn)程間的切換比線(xiàn)程間的切換代價(jià)大，進(jìn)程間切換需要切換頁(yè)表和進(jìn)程的上下問(wèn)切換，而線(xiàn)程間的切換實(shí)質(zhì)上實(shí)在同一份頁(yè)表上進(jìn)行的，只需要在進(jìn)程內部進(jìn)行線(xiàn)程的上下文切換。
  - 因為線(xiàn)程之間共享資源（進(jìn)程間地址空間）也導致了線(xiàn)程**變的尤為重要；同時(shí)也使得線(xiàn)程間通信變的簡(jiǎn)單，但也帶來(lái)了多線(xiàn)程編碼難度增大問(wèn)題。
  多線(xiàn)程與多進(jìn)程的應用場(chǎng)景：
  - 多線(xiàn)程：高響應（即像服務(wù)器這樣的程序，需要快速為客戶(hù)提供服務(wù)時(shí)選擇多線(xiàn)程，因為線(xiàn)程的創(chuàng )建與銷(xiāo)毀成本低）、用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)量多、對程序的健壯性要求并不是很高的程序。
  - 多進(jìn)程：對程序的健壯性要求高（一個(gè)服務(wù)的進(jìn)程掛掉，其它今后進(jìn)程仍然可以正常工作），創(chuàng )建與銷(xiāo)毀并不是很頻繁的程序。
用戶(hù)線(xiàn)程和內核線(xiàn)程的理解：
線(xiàn)程可分為兩種：用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程和內核態(tài)線(xiàn)程。內核態(tài)線(xiàn)程，在有的系統上也稱(chēng)為L(cháng)WP（light weight process 輕量級進(jìn)程），運行在內核空間，有內核cpu調度。當進(jìn)程的一個(gè)內核線(xiàn)程獲取cpu的使用權時(shí)，它就加載并運行用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程?？梢钥醋鳎河脩?hù)態(tài)線(xiàn)程是在內核態(tài)這個(gè)“容器”上運行的，即用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程依托于內核態(tài)線(xiàn)程（這個(gè)內核態(tài)線(xiàn)程即就是進(jìn)程本身），一個(gè)進(jìn)程可以擁有M個(gè)內核線(xiàn)程和N個(gè)用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程，其中M 線(xiàn)程模型的實(shí)現可分為三種，分別為：1.完全用空間線(xiàn)程 2.完全內核調度線(xiàn)程 3.雙層調度
完全在用戶(hù)空間：
1.無(wú)需內核支持，內核根本不知道這些線(xiàn)程的存在，由線(xiàn)程庫管理所有線(xiàn)程的（創(chuàng )建，調度，銷(xiāo)毀），如：時(shí)間片、優(yōu)先級。
2.線(xiàn)程庫切換線(xiàn)程，使他們看起來(lái)像“并發(fā)”執行的，但實(shí)際上內核仍然是把整個(gè)進(jìn)程作為zui小單位來(lái)調度的，所有線(xiàn)程共享該進(jìn)程的時(shí)間片（此時(shí)線(xiàn)程調度有進(jìn)程自定義），它們對外表現相同的優(yōu)先級，即M個(gè)用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程對應1個(gè)內核線(xiàn)程，而這個(gè)內核線(xiàn)程實(shí)際上是進(jìn)程本身。
優(yōu)點(diǎn)：
1.用戶(hù)線(xiàn)程可以在不支持線(xiàn)程的操作系統上實(shí)現。
2.線(xiàn)程切換比內核切換要快。
3.允許每個(gè)進(jìn)程有自己定制的調度算法
缺點(diǎn)：
1.用戶(hù)線(xiàn)程發(fā)生I/O或頁(yè)面故障引起的阻塞時(shí)，如果調用阻塞系統調用，則整個(gè)進(jìn)程都會(huì )陷入阻塞狀態(tài)。
2.對于多處理器系統，一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程無(wú)法運形在不同的cpu上，因為內核是按照起zui小調度單位來(lái)分配cpu的。（無(wú)法充分利用多處理器資源）。
內核態(tài)線(xiàn)程：
1.完全有內核調度的模式創(chuàng )建、調度線(xiàn)程的任務(wù)交給內核，運行在用戶(hù)空間的線(xiàn)程無(wú)需執行管理任務(wù)。
2.它們相較于用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程開(kāi)銷(xiāo)較大。
優(yōu)點(diǎn)：
1.當線(xiàn)程中的某個(gè)發(fā)生阻塞時(shí)，其它線(xiàn)程仍然可以正常工作，不會(huì )影響正常整個(gè)進(jìn)程。
2.多處理器系統中，能夠充分利用處理器資源。
缺點(diǎn)：
線(xiàn)程的切換相較于用戶(hù)線(xiàn)程開(kāi)銷(xiāo)較大（原因：從內核態(tài)切換到用戶(hù)態(tài)需要耗費較多的時(shí)間）。
雙層模型：
結合用戶(hù)態(tài)線(xiàn)程和內核態(tài)線(xiàn)程的優(yōu)缺點(diǎn)，采用內核態(tài)調度M個(gè)內核線(xiàn)程，線(xiàn)程庫調度N個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程，這樣不但不會(huì )消耗過(guò)多的內核資源，而且線(xiàn)程切換速度也較快，同時(shí)能夠充分利用多處理器的優(yōu)勢。

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