11-2911-2911-2911-2911-2911-2911-2911-2911-2911-29最新范文01-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-01进程与线程的一个简单解释 - 阮一峰的网络日志
进程与线程的一个简单解释
（process）和（thread）是操作系统的基本概念，但是它们比较抽象，不容易掌握。
最近，我读到一篇，发现有一个很好的类比，可以把它们解释地清晰易懂。
计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂，时刻在运行。
假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。
进程就好比工厂的车间，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。
一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。
线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。
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，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。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，就是门口加一把锁。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。这就叫（Mutual exclusion，缩写 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。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。
这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。
不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。
操作系统的设计，因此可以归结为三点：
（1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；
（2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；
（3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。
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　　【导读】当我们学习计算机还有编程语言的时候，往往都会接触到进程和线程。对于初学者来说，遇到这两个东西都会感到迷茫，不知道这两样有什么区别。其实我们可以这样来进行说明：进程实际上就是应用程序在这个处理机上进行的一次执行过程，本质上是动态的概念，对于线程来说，它仅仅是进程中一部分，可以说一个进程中包含有很多线程。进程线程区别是什么?如何查看?相信很多朋友都不太了解，下面小编就来详细的介绍一下。　　进程线程区别是什么?　　什么是进程，我们在上面已经介绍过了，简单的说它具有独立的功能，能够申请和拥有相应的系统资源，可以说为一个动态概念，同时也是活动的实体。进程不仅仅是程序代码，它还包括当前活动，一般的计算机会利用程序计数器相应的值还有处理寄存器内容来进行表示。　　线程与进程有着很明显的区别，一般的一个进程里面可以有很多个线程。对于线程来讲，它可以很好的利用进程具有的资源。一般的在引入线程操作系统里面，都是以进程为分配资源的最为基本的单位，而线程就是相对独立运行与调度的一个基本单位。线程比进程要小很多，根本没有系统资源，因此对它调度产生的消耗小很多，可以使系统里面多个程序间很好的兼容。　　总的来说，线程和进程区别就是：子进程与父进程具有的代码以及数据空间是大不相同的。多个线程共享这个数据空间，不仅如此，每个线程都具有执行堆栈以及程序计数器。多线程其实是可以很好的节约CPU时间，进而适合发挥和利用。　　如何查看?　　对于查看进程我们可以采取调出任务管理器的方式来进行查看，其详细的办法如下：在桌面上同时按住ctrl+alt+delete组合键，这样就可以调出任务管理器了。还有一种方法就是在桌面的右下角点击鼠标右键，然后在其下拉列表中选择任务管理器选项，这样就可以调出任务管理器了。在任务管理器里面我们可以看到相应的信息。　　通过上面的简单介绍，相信大家对于进程线程区别是什么以及如何查看等相关信息都有了一个大概的了解。其实对于进程来说，是一个程序所必须要运行和执行的任务，而线程则是这些任务执行的主要根源。
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进程 vs. 线程
我们介绍了多进程和多线程，这是实现多任务最常用的两种方式。现在，我们来讨论一下这两种方式的优缺点。
首先，要实现多任务，通常我们会设计Master-Worker模式，Master负责分配任务，Worker负责执行任务，因此，多任务环境下，通常是一个Master，多个Worker。
如果用多进程实现Master-Worker，主进程就是Master，其他进程就是Worker。
如果用多线程实现Master-Worker，主线程就是Master，其他线程就是Worker。
多进程模式最大的优点就是稳定性高，因为一个子进程崩溃了，不会影响主进程和其他子进程。（当然主进程挂了所有进程就全挂了，但是Master进程只负责分配任务，挂掉的概率低）著名的Apache最早就是采用多进程模式。
多进程模式的缺点是创建进程的代价大，在Unix/Linux系统下，用fork调用还行，在Windows下创建进程开销巨大。另外，操作系统能同时运行的进程数也是有限的，在内存和CPU的限制下，如果有几千个进程同时运行，操作系统连调度都会成问题。
多线程模式通常比多进程快一点，但是也快不到哪去，而且，多线程模式致命的缺点就是任何一个线程挂掉都可能直接造成整个进程崩溃，因为所有线程共享进程的内存。在Windows上，如果一个线程执行的代码出了问题，你经常可以看到这样的提示：“该程序执行了非法操作，即将关闭”，其实往往是某个线程出了问题，但是操作系统会强制结束整个进程。
在Windows下，多线程的效率比多进程要高，所以微软的IIS服务器默认采用多线程模式。由于多线程存在稳定性的问题，IIS的稳定性就不如Apache。为了缓解这个问题，IIS和Apache现在又有多进程+多线程的混合模式，真是把问题越搞越复杂。
无论是多进程还是多线程，只要数量一多，效率肯定上不去，为什么呢？
我们打个比方，假设你不幸正在准备中考，每天晚上需要做语文、数学、英语、物理、化学这5科的作业，每项作业耗时1小时。
如果你先花1小时做语文作业，做完了，再花1小时做数学作业，这样，依次全部做完，一共花5小时，这种方式称为单任务模型，或者批处理任务模型。
假设你打算切换到多任务模型，可以先做1分钟语文，再切换到数学作业，做1分钟，再切换到英语，以此类推，只要切换速度足够快，这种方式就和单核CPU执行多任务是一样的了，以幼儿园小朋友的眼光来看，你就正在同时写5科作业。
但是，切换作业是有代价的，比如从语文切到数学，要先收拾桌子上的语文书本、钢笔（这叫保存现场），然后，打开数学课本、找出圆规直尺（这叫准备新环境），才能开始做数学作业。操作系统在切换进程或者线程时也是一样的，它需要先保存当前执行的现场环境（CPU寄存器状态、内存页等），然后，把新任务的执行环境准备好（恢复上次的寄存器状态，切换内存页等），才能开始执行。这个切换过程虽然很快，但是也需要耗费时间。如果有几千个任务同时进行，操作系统可能就主要忙着切换任务，根本没有多少时间去执行任务了，这种情况最常见的就是硬盘狂响，点窗口无反应，系统处于假死状态。
所以，多任务一旦多到一个限度，就会消耗掉系统所有的资源，结果效率急剧下降，所有任务都做不好。
计算密集型 vs. IO密集型
是否采用多任务的第二个考虑是任务的类型。我们可以把任务分为计算密集型和IO密集型。
计算密集型任务的特点是要进行大量的计算，消耗CPU资源，比如计算圆周率、对视频进行高清解码等等，全靠CPU的运算能力。这种计算密集型任务虽然也可以用多任务完成，但是任务越多，花在任务切换的时间就越多，CPU执行任务的效率就越低，所以，要最高效地利用CPU，计算密集型任务同时进行的数量应当等于CPU的核心数。
计算密集型任务由于主要消耗CPU资源，因此，代码运行效率至关重要。Python这样的脚本语言运行效率很低，完全不适合计算密集型任务。对于计算密集型任务，最好用C语言编写。
第二种任务的类型是IO密集型，涉及到网络、磁盘IO的任务都是IO密集型任务，这类任务的特点是CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待IO操作完成（因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度）。对于IO密集型任务，任务越多，CPU效率越高，但也有一个限度。常见的大部分任务都是IO密集型任务，比如Web应用。
IO密集型任务执行期间，99%的时间都花在IO上，花在CPU上的时间很少，因此，用运行速度极快的C语言替换用Python这样运行速度极低的脚本语言，完全无法提升运行效率。对于IO密集型任务，最合适的语言就是开发效率最高（代码量最少）的语言，脚本语言是首选，C语言最差。
考虑到CPU和IO之间巨大的速度差异，一个任务在执行的过程中大部分时间都在等待IO操作，单进程单线程模型会导致别的任务无法并行执行，因此，我们才需要多进程模型或者多线程模型来支持多任务并发执行。
现代操作系统对IO操作已经做了巨大的改进，最大的特点就是支持异步IO。如果充分利用操作系统提供的异步IO支持，就可以用单进程单线程模型来执行多任务，这种全新的模型称为事件驱动模型，Nginx就是支持异步IO的Web服务器，它在单核CPU上采用单进程模型就可以高效地支持多任务。在多核CPU上，可以运行多个进程（数量与CPU核心数相同），充分利用多核CPU。由于系统总的进程数量十分有限，因此操作系统调度非常高效。用异步IO编程模型来实现多任务是一个主要的趋势。
对应到Python语言，单进程的异步编程模型称为协程，有了协程的支持，就可以基于事件驱动编写高效的多任务程序。我们会在后面讨论如何编写协程。
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WARNING: You are using an old browser that does not support HTML5.
Please choose a modern browser ( /
/ ) to get a good experience.进程和线程到底谁才是鸡肋？他们的区别在哪里？神级程序员解惑！
Num01–&线程
线程是操作系统中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。在给大家分享之前呢，小编推荐一下一个挺不错的交流宝地，里面都是一群热爱并在学习Python的小伙伴们，大几千了吧，各种各样的人群都有，特别喜欢看到这种大家一起交流解决难题的氛围，群资料也上传了好多，各种大牛解决小白的问题，这个Python群： 欢迎大家进来一起交流讨论，一起进步，尽早掌握这门Python语言。
一个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条线程，每条线程并行执行不同的任务。
Num02–&进程
进程就是一个程序在一个数据集上的一次动态执行过程。
进程有以下三部分组成：
1，程序：我们编写的程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成。
2，数据集：数据集则是程序在执行过程中需要的资源，比如图片、音视频、文件等。
3，进程控制块：进程控制块是用来记录进程的外部特征，描述进程的执行变化过程，系统可以用它来控制和管理进程，它是系统感知进程存在的唯一标记。
Num03–&进程和线程的区别：
1、运行方式不同：
进程不能单独执行，它只是资源的集合。
进程要操作CPU，必须要先创建一个线程。
所有在同一个进程里的线程，是同享同一块进程所占的内存空间。
进程中第一个线程是主线程，主线程可以创建其他线程；其他线程也可以创建线程；线程之间是平等的。
进程有父进程和子进程，独立的内存空间，唯一的标识符：pid。
启动线程比启动进程快。
运行线程和运行进程速度上是一样的，没有可比性。
线程共享内存空间，进程的内存是独立的。
父进程生成子进程，相当于复制一份内存空间，进程之间不能直接访问
创建新线程很简单，创建新进程需要对父进程进行一次复制。
一个线程可以控制和操作同级线程里的其他线程，但是进程只能操作子进程。
同一个进程里的线程之间可以直接访问。
两个进程想通信必须通过一个中间代理来实现。
Num04–&几个常见的概念
1，什么的并发和并行？
并发：微观上CPU轮流执行，宏观上用户看到同时执行。因为cpu切换任务非常快。
并行：是指系统真正具有同时处理多个任务（动作）的能力。
2，同步、异步和轮询的区别？
同步任务：B一直等着A，等A完成之后，B再执行任务。(打电话案例)
轮询任务：B没有一直等待A，B过一会来问一下A，过一会问下A
异步任务：B不需要一直等着A, B先做其他事情，等A完成后A通知B。（发短信案例）
Num05–&进程和线程的优缺点比较
首先，要实现多任务，通常我们会设计Master-Worker模式，Master负责分配任务，Worker负责执行任务，因此，多任务环境下，通常是一个Master，多个Worker。
如果用多进程实现Master-Worker，主进程就是Master，其他进程就是Worker。
如果用多线程实现Master-Worker，主线程就是Master，其他线程就是Worker。
多进程模式最大的优点就是稳定性高，因为一个子进程崩溃了，不会影响主进程和其他子进程。（当然主进程挂了所有进程就全挂了，但是Master进程只负责分配任务，挂掉的概率低）著名的Apache最早就是采用多进程模式。
多进程模式的缺点是创建进程的代价大，在Unix/Linux系统下，用fork调用还行，在Windows下创建进程开销巨大。另外，操作系统能同时运行的进程数也是有限的，在内存和CPU的限制下，如果有几千个进程同时运行，操作系统连调度都会成问题。
多线程模式通常比多进程快一点，但是也快不到哪去，而且，多线程模式致命的缺点就是任何一个线程挂掉都可能直接造成整个进程崩溃，因为所有线程共享进程的内存。在Windows上，如果一个线程执行的代码出了问题，你经常可以看到这样的提示：“该程序执行了非法操作，即将关闭”，其实往往是某个线程出了问题，但是操作系统会强制结束整个进程。
在Windows下，多线程的效率比多进程要高，所以微软的IIS服务器默认采用多线程模式。由于多线程存在稳定性的问题，IIS的稳定性就不如Apache。为了缓解这个问题，IIS和Apache现在又有多进程+多线程的混合模式，真是把问题越搞越复杂。
Num06–&计算密集型任务和IO密集型任务
是否采用多任务的第二个考虑是任务的类型。我们可以把任务分为计算密集型和IO密集型。
第一种：计算密集型任务的特点是要进行大量的计算，消耗CPU资源，比如计算圆周率、对视频进行高清解码等等，全靠CPU的运算能力。这种计算密集型任务虽然也可以用多任务完成，但是任务越多，花在任务切换的时间就越多，CPU执行任务的效率就越低，所以，要最高效地利用CPU，计算密集型任务同时进行的数量应当等于CPU的核心数。
计算密集型任务由于主要消耗CPU资源，因此，代码运行效率至关重要。Python这样的脚本语言运行效率很低，完全不适合计算密集型任务。对于计算密集型任务，最好用C语言编写。
第二种：任务的类型是IO密集型，涉及到网络、磁盘IO的任务都是IO密集型任务，这类任务的特点是CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待IO操作完成（因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度）。对于IO密集型任务，任务越多，CPU效率越高，但也有一个限度。常见的大部分任务都是IO密集型任务，比如Web应用。
IO密集型任务执行期间，99%的时间都花在IO上，花在CPU上的时间很少，因此，用运行速度极快的C语言替换用Python这样运行速度极低的脚本语言，完全无法提升运行效率。对于IO密集型任务，最合适的语言就是开发效率最高（代码量最少）的语言，脚本语言是首选，C语言最差。
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