1、进程和线程详解
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选自: 一篇让你明白进程与线程之间的区别与联系
结论提前讲:
进程和线程的关系:
(1)一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。
(2)资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
(3)线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信(TCP/IP)的办法实现同步。
(4)处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
(5)线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。
区别:
(1)调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。从操作系统来说,一个进程面对的是磁盘,因为每个进程拥有自己的虚拟内存。而线程更像是面对CPU去执行。
(2)并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。
(3)拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。
(4)系统开销:在创建或撤销进程的时候,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的明显大于创建或撤销线程时的开销。但进程有独立的地址空间,进程崩溃后,在保护模式下不会对其他的进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同的执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但是在进程切换时,耗费的资源较大,效率要差些。
(5)从JVM来说,多个线程共享进程的堆,方法区,而线程拥有自己的栈空间和程序计数器。
一、什么是进程和线程
进程(Process) 是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。 在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。
线程(thread) 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。
即:
进程:指在系统中正在运行的一个应用程序;程序一旦运行就是进程;进程——资源分配的最小单位。
线程:系统分配处理器时间资源的基本单元,或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。
每个运行中的程序就是一个进程,这一点在任务管理器上面可以形象的看到。
当一个程序运行时,内部可能会包含多个顺序执行流,每个顺序执行流就是一个线程。
二、深入理解
2.1 进程(线程+内存+文件/网络句柄)
我们通过上面的图片进行进一步理解:
“内存”:
我们通常所理解的内存是我们所见到的(2G/4G/8G/16G)物理内存,它为什么会在进程之中呢?
实际上,这里的内存是逻辑内存。指的是内存的寻址空间。每个进程的内存是相互独立的。
否则的话会出现一个问题:我们把指针的值改一改就指向其他进程的内存了,通过这样我们岂不是就可以看到其他进程中"微信"或者是"网上银行"的信息,
这样的话,那我们的微信聊天记录或者是银行账户的信息就都被别人找到了,这是一个很危险的信号!显然这样是不可能的。
“文件/网络句柄”:
它们是所有的进程所共有的,例如打开同一个文件,去抢同一个网络的端口这样的操作是被允许的。
“线程”:
接下来,我们就要介绍一下我们的“线程”有关知识
2.2 线程(栈+PC+TLS)
2.2.1 栈:
我们通常都是说调用堆栈,其实这里的堆是没有含义的,调用堆栈就是调用栈的意思。
那么我们的栈里面有什么呢?
我们从主线程的入口main函数,会不断的进行函数调用,
每次调用的时候,会把所有的参数和返回地址压入到栈中。
2.2.2 PC:
Program Counter 程序计数器,操作系统真正运行的是一个个的线程,
而我们的进程只是它的一个容器。PC就是指向当前的指令,而这个指令是放在内存中。
每个线程都有一串自己的指针,去指向自己当前所在内存的指针。
计算机绝大部分是存储程序性的,说的就是我们的数据和程序是存储在同一片内存里的
这个内存中既有我们的数据变量又有我们的程序。所以我们的PC指针就是指向我们的内存的。
- 2.2.2.1 缓冲区溢出
例如我们经常听到一个漏洞:缓冲区溢出
这是什么意思呢?
例如:
我们有个地方要输入用户名,本来是用来存数据的地方。
然后黑客把数据输入的特别长。这个长度超出了我们给数据存储的内存区,这时候跑到了
我们给程序分配的一部分内存中。黑客就可以通过这种办法将他所要运行的代码写入到用户名框中,来植入进来。
我们的解决方法就是,用用户名的长度来限制不要超过用户名的缓冲区的大小来解决。
2.3 TLS:
全称:thread local storage
之前我们看到每个进程都有自己独立的内存,这时候我们想,我们的线程有没有一块独立的内存呢?答案是有的,就是TLS。
可以用来存储我们线程所独有的数据。
可以看到:线程才是我们操作系统所真正去运行的,而进程呢,则是像容器一样他把需要的一些东西放在了一起,而把不需要的东西做了一层隔离,进行隔离开来。
3. 进程之间的是怎么进行交互的呢?
通过TCP/IP的端口来实现
4. 线程之间又是怎样进行交互?
线程的通信就比较简单,有一大块共享的内存,只要大家的指针是同一个就可以看到各自的内存。
5.小结:
1.进程要分配一大部分的内存,而线程只需要分配一部分栈就可以了.
2.一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
3.进程是资源分配的最小单位,线程是程序执行的最小单位。
4.一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.
内容总结
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