进程和线程之间的技术区别是什么?

我感觉像“进程”这样的词被过度使用了,而且还有硬件和软件线程。像Erlang这样的语言中的轻量级进程怎么样?是否有明确的理由使用一个术语而不是另一个术语?


当前回答

应用程序由一个或多个进程组成。简单地说,进程是一个正在执行的程序。一个或多个线程在进程上下文中运行。线程是操作系统分配处理器时间的基本单元。一个线程可以执行过程代码的任何部分,包括当前由另一个线程执行的部分。光纤是必须由应用程序手动调度的执行单元。纤维在调度它们的线程的上下文中运行。

从这里偷来的。

其他回答

来自Erlang编程(2009):Erlang并发是快速和可扩展的。它的进程是轻量级的,因为Erlang虚拟机不会为每个创建的进程创建OS线程。它们在VM中创建、调度和处理,与底层操作系统无关。

Erlang实现了一个抢先调度程序,它允许每个进程在一段设定的时间内运行,而不会阻塞系统线程太长时间,这给了每个进程一些执行的cpu时间。如果我没有弄错的话,系统线程的数量取决于内核的数量,如果负载变得不均匀,进程可以从一个线程中删除,然后移动到另一个线程,这都是由Erlang调度程序处理的。

首先,让我们看看理论方面。您需要从概念上理解什么是进程,才能理解进程和线程之间的区别以及它们之间的共享。

Tanenbaum在第2.2.2节现代操作系统的经典线程模型3e中介绍了以下内容:

流程模型基于两个独立的概念:资源分组和执行。有时将它们分开是有用的;这是线程进入的地方。。。。

他继续说道:

看待过程的一种方式是将相关资源分组在一起。进程具有地址空间包含程序文本和数据以及其他资源。这些资源可以包括打开的文件、子进程、挂起的警报等,信号处理器、会计信息等。通过将它们以流程的形式结合在一起,可以更容易地管理它们。进程的另一个概念是执行线程,通常缩短为仅螺纹。线程有一个程序计数器跟踪下一步要执行的指令。它有寄存器保持其当前工作变量。它有一个堆栈,其中包含执行历史,每个过程调用一帧,但未调用但从返回。尽管线程必须在某些进程中执行线程及其进程是不同的概念分别地。流程用于将资源分组在一起;螺纹是计划在CPU上执行的实体。

接下来,他提供了下表:

Per process items             | Per thread items
------------------------------|-----------------
Address space                 | Program counter
Global variables              | Registers
Open files                    | Stack
Child processes               | State
Pending alarms                |
Signals and signal handlers   |
Accounting information        |

让我们来处理硬件多线程问题。传统上,CPU将支持单个执行线程,通过单个程序计数器(PC)和一组寄存器来维护线程的状态。但当缓存未命中时会发生什么?从主内存中获取数据需要很长时间,而当这发生时,CPU只是闲置在那里。所以有人想到了基本上有两组线程状态(PC+寄存器),这样另一个线程(可能在同一个进程中,也可能在不同的进程中)就可以在其他线程等待主内存时完成工作。这个概念有多种名称和实现,例如超线程和同时多线程(简称SMT)。

现在让我们看看软件方面。基本上有三种方法可以在软件端实现线程。

用户空间线程内核进程两者的结合

实现线程所需要的是保存CPU状态和维护多个堆栈的能力,这在许多情况下可以在用户空间中完成。用户空间线程的优点是超快速的线程切换,因为您不必陷入内核,也不必按照自己喜欢的方式调度线程。最大的缺点是无法阻止I/O(这会阻止整个进程及其所有用户线程),这是我们首先使用线程的主要原因之一。在许多情况下,使用线程阻止I/O大大简化了程序设计。

除了将所有调度问题留给操作系统之外,内核线程还具有能够使用阻塞I/O的优点。但每个线程切换都需要捕获内核,这可能会相对较慢。然而,如果由于I/O阻塞而切换线程,这实际上不是问题,因为I/O操作可能已经将您困在内核中。

另一种方法是将两者结合起来,多个内核线程每个都有多个用户线程。

因此,回到术语问题,您可以看到流程和执行线程是两个不同的概念,您选择使用哪个术语取决于您所谈论的内容。关于“轻量级过程”这一术语,我个人看不出其中的意义,因为它并没有像“执行线程”这一词那样真正传达出正在发生的事情。

关于并发编程的更多解释

流程有一个独立的执行环境。一个进程通常有一套完整的、私有的基本运行时资源;特别是,每个进程都有自己的内存空间。

线程存在于一个进程中-每个进程至少有一个线程。线程共享进程的资源,包括内存和打开的文件。这有助于高效但可能存在问题的沟通。

来源:Java™ 教程:进程和线程

记住普通人的一个例子:

在计算机上,打开Microsoft Word和web浏览器。我们称这两个过程为。

在Microsoft Word中,您键入一些内容,它会自动保存。现在,您已经观察到编辑和保存是并行进行的——在一个线程上编辑,在另一个线程中保存。

流程:

进程基本上是一个正在执行的程序。它是一个活跃的实体。一些操作系统使用术语“任务”来指代正在执行的程序。进程总是存储在也称为主存储器或随机存取存储器的主存储器中。因此,流程被称为活动实体。如果重新启动机器,它将消失。多个进程可以与同一程序相关联。在多处理器系统上,可以并行执行多个进程。在单处理器系统上,虽然没有实现真正的并行性,但应用了进程调度算法,处理器被调度为每次执行一个进程,从而产生并发的错觉。示例:执行“计算器”程序的多个实例。每个实例都称为一个过程。

线程:

线程是进程的子集。它被称为“轻量级进程”,因为它类似于真实进程,但在进程的上下文中执行,并共享内核分配给进程的相同资源。通常,一个进程只有一个控制线程——一次执行一组机器指令。进程也可以由并发执行指令的多个执行线程组成。多个控制线程可以利用多处理器系统上可能的真正并行性。在单处理器系统上,应用线程调度算法,并调度处理器每次运行一个线程。进程中运行的所有线程共享相同的地址空间、文件描述符、堆栈和其他与进程相关的属性。由于进程的线程共享相同的内存,因此在进程内同步对共享数据的访问变得空前重要。

参考-https://practice.geeksforgeeks.org/problems/difference-between-process-and-thread

我已经仔细阅读了几乎所有的答案,唉,作为一名正在修OS课程的本科生,我目前还不能完全理解这两个概念。我的意思是,大多数人都从一些操作系统书籍中读到了不同之处,即线程能够访问事务单元中的全局变量,因为它们利用了进程的地址空间。然而,新的问题出现了,为什么会有进程,我们已经知道线程相对于进程更轻。让我们通过使用从先前答案之一中摘录的图像来浏览以下示例,

我们有3个线程同时处理一个word文档,例如Libre Office。第一种方法通过下划线检查单词是否拼写错误。第二个从键盘上取下并打印字母。最后一个确实会在短时间内保存文档,以免在出现问题时丢失正在处理的文档。在这种情况下,3个线程不能是3个进程,因为它们共享一个公共内存,该内存是它们进程的地址空间,因此所有线程都可以访问正在编辑的文档。因此,道路是文字文档,还有两台推土机,它们是线索,尽管其中一台在图像中缺失。