Linux系统进程、线程之间的爱恨纠葛...

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当一个程序开始执行后，在开始执行到执行完毕退出这段时间内，它在内存中的部分就叫称做一个进程。

Linux 是一个多任务的操做系统，也就是说，在同一时间内，能够有多个进程同时执行。咱们你们经常使用的单CPU计算机实际上在一个时间片断内只能执行一条指令。那么Linux是如何实现多进程的同时执行的呢？原来Linux使用了一种称为” 进程调度 “的手段，首先，为每一个进程指派必定的运行时间，这个时间一般很短，短到以毫秒为单位，而后依照某种规则，从众多的进程中挑选一个投入运行，其余进程暂时等待，当正在运行的那个进程时间耗尽，或者执行完毕退出，或因某种缘由暂停，Linux就会从新调度，挑选一个进程投入运行，由于每一个进程占用的时间片断都很短，从使用者的角度来看，就好像多个进程同时运行同样。

在Linux中，每一个进程在建立的时都会被分配一个数据结构，称为进程控制块（PCB）。PCB中包含了不少重要的信息，供系统调度和进程本事执行使用，其中最重要的莫过于进程的ID，进程的ID也被称为进程标示符，是一个非负的整数，在Linux操做性系统中惟一的标志一个进程。在最常使用的I386架构上，一个非负的整数的取值是0~32767，这也是咱们所可能取到的进程ID，它就是进程的身份证号码。

僵尸进程的产生

僵尸进程就是已经结束的进程，可是尚未从进程表中删除。僵尸进程太多会致使进程表里面条目满了，进而致使系统崩溃，却是不占用系统资源。

在进程的状态中，僵尸进程是很是特殊的一种，它已经放弃了几乎全部的内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个为位置，记载该进程的退出状态等信息供其余进程收集，除此以外，僵尸进程再也不占用任何内存空间，它须要它的父进程来给它收尸，若是父进程没安装SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid（）等待子进程结束，又没有显示的忽略该信号，那么它就一直处于僵尸状态。若是父进程结束了，那么init进程会自动接手这个子进程，为它收尸，他仍是可以被清除的。可是若是父进程是一个循环，不会结束，那么子进程就一直处于僵尸状态。

僵尸进程产生的缘由:

每一个Linux进程在进程表中都有一个进入点（Entry），核心程序在执行该进程时使用到的一切信息都存储在进入点。当使用ps命令查看系统中的进程信息时，看到的就是进程表中的相关数据。当fork系统调用创建一个新的进程之后，核心进程就会在进程表中给这个新进程分配一个进入点，而后将相关信息存储在该进入点所对应的进程表中，这些信息中有一项是父进程的识别码。当这个进程走完了本身的生命周期后，它会执行exit（）系统调用，此时原来进程表中的数据会被该进程的退出码、执行时所用的CPU时间等数据所取代，这些数据会一直保留到系统将它传递给它的父进程为止。因而可知，僵尸进程的出现时间实在子程序终止后，可是父进程还没有读取这些数据以前。

如何避免僵尸进程

一、父进程经过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会致使父进程挂起

二、若是父进程很忙，那么能够用signal函数为SIGCHLD安装handler，由于子进程结束后，父进程会收到该信号，能够在handler中调用wait回收。

三、若是父进程不关心子进程何时结束，那么能够用“singal（SIGCHLD），SIG_IGN”通知内核，本身对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并再也不给父进程发送信号。

四、还有一些技巧，就是fork（）两次，父进程fork一个子进程，而后继续工做，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收，不过子进程回收还要本身作。

进程 PK 线程

咱们先打个比方，多线程是十字路口多线程是平面交通系统，造价低，可是红绿灯多，老堵车，而多进程是则是立交桥，虽然造价高，上下坡多耗油，可是不堵车。这是一个抽象的概念。相信你们看完会有这种感受。

进程和线程是两个相对的概念，一般来讲，一个进程能够定义程序的一个实例（Instance）。在Win32中，进程并不执行什么，它只是占据应用程序所使用的地址空间。为了让进程完成必定的工做，进程必须至少占有一个线程，正是这个线程负责包含进程地址空间中的代码。实际上，一个进程能够包含几个线程，它们能够同时执行进程地址空间中的代码。为了作到这一点，每一个线程有本身的一组CPU寄存器和堆栈。每一个进程中至少有 一个线程在执行其地址空间中的代码。若是没有线程执行进程地址空间中的代码，进程也就没有继续存在的理由，系统将自动清除进程及其地址空间。

多线程的实现原理

建立一个进程时，它的第一个线程称为主线程（Primary thread），由系统自动生成。而后能够由这个主线程生成额外的线程，而这些线程，又能够生成更多的线程。在运行一个多线程的程序时，从表面上看，这些线程彷佛在同时运行。而实际状况并不是如此，为了运行全部的这些线程，操做系统为每一个独立线程安排一些CPU时间。单CPU操做系统以时间片轮转方式向线程提供时间片（Quantum），每一个线程在使用完时间片后交出控制，系统再将CPU时间片分配给下一个线程。因为每一个时间片足够的短，这样就给人一种假象，好像这些线程在同时运行。建立额外线程的惟一目的就是尽量地利用CPU时间。

多线程的问题

使用多线程编程能够给程序员带来很大的灵活性，同时也使原来须要复杂技巧才能解决的问题变得容易起来。可是，不该该人为地将编写的程序分红一些碎片，让这些碎片按各自的线程执行，这不是开发应用程序的正确方法。线程颇有用，但当使用线程时，可能会在解决老问题的同时产生新问题。例如要开发一个字处理程序，并想让打印功能做为单独的线程本身执行。这听起来是很好的主意，由于在打印时，用户可当即返回，开始编辑文档。但这样一来，在该文档被打印时文档中的数据就有可能被修改，打印的结果就再也不是所指望的内容。也许最好不要把打印功能放在单独的线程中，不过若是必定要用多线程的话，也能够考虑用下面的方法解决：第一种方法是锁定正在打印的文档，让用户编辑其余的文档，这样在结束打印以前，该文档不会做任何修改；另外一个方法可能更有效一些，便可以把该文档拷贝到一个临时文件中，打印这个临时文件的内容，同时容许用户对原来的文档进行修改。当包含文档的临时文件打印完成时，再删去这个临时文件。经过上面的分析能够看出，多线程在帮助解决问题的同时也可能带来新问题。所以有必要弄清楚，何时须要建立多线程，何时不须要多线程。总的来讲，多线程每每用于在前台操做的同时还须要进行后台的计算或逻辑判断的状况。

线程的分类

在MFC中，线程被分为两类，即工做线程和用户界面线程。若是一个线程只完成后台计算，不须要和用户交互，那么可使用工做线程；若是须要建立一个处理用户界面的线程，则应使用用户界面线程。这二者的主要区别在于，MFC框架会给用户界面线程增长一个消息循环，这样用户界面线程就能够处理本身消息队列中的消息。这样看来，若是须要在后台做一些简单的计算（如对电子表格的重算），则首先应考虑使用工做线程，而当 后台线程须要处理比较复杂的任务，确切地说，当后台线程的执行过程会随着实际状况的不一样而改变时，就应该使用用户界面线程，以便能对不一样的消息做出响应。

线程的优先级

当系统须要同时执行多个进程或多个线程时，有时会须要指定线程的优先级。线程的优先级通常是指这个线程的基优先级，即线程相对于本进程的相对优先级和包含此线程的进程的优先级的结合。操做系统以优先级为基础安排全部的活动线程，系统的每个线程都被分配了一个优先级，优先级的范围从0到31。运行时，系统简单地给第一个优先级为31的线程分配CPU时间，在该线程的时间片结束后，系统给下一个优先级为31的线程分配CPU时间。当没有优先级为31的线程时，系统将开始给优先级为30的线程分配CPU时间，以此类推。除了程序员在程序中改变线程的优先级外，有时程序在执行过程当中系统也会自动地动态改变线程的优先级，这是为了保证系统对终端用户的高度响应性。好比用户按了键盘上的某个键时，系统就会临时将处理WM_KEYDOWN消息的线程的优先级提升2到3。CPU按一个完整的时间片执行线程，当时间片执行完毕后，系统将该线程的优先级减1。

线程的同步

在使用多线程编程时，还有一个很是重要的问题就是线程同步。所谓线程同步是指线程之间在相互通讯时避免破坏各自数据的能力。同步问题是由前面说到的Win32系统的CPU时间片分配方式引发的。虽然在某一时刻，只有一个线程占用CPU（单CPU时）时间，可是没有办法知道在何时，在什么地方线程被打断，这样如何保证线程之间不破坏彼此的数据就显得格外重要。在MFC中，可使用4个同步对象来保证多线程同时运行。它们分别是临界区对象（CCriticalSection）、互斥量对象（CMutex）、信号量对象（CS emaphore）和事件对象（CEvent）。在这些对象中，临界区对象使用起来最简单，它的缺点是只能同步同一个进程中的线程。另外，还有一种基本的方法，本文称为线性化方法，即在编程过程当中对必定数据的写操做都在一个线程中完成。这样，因为同一线程中的代码老是按顺序执行的，就不可能出现同时改写数据的状况。

总结：

在线程中（相对与进程而言），线程是一个更加接近执行体的概念，它能够与同进程的其余线程共享数据，但拥有本身的栈空间，拥有独立的执行序列。这二者均可以提升程序的并发度，提升程序运行的效率和响应的时间。线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源管理和保护；而进程正好相反。根本的区别就一点：用多进程每一个进程有本身的地址空间，线程则共享地址空间，在速度方面：线程产生的速度快，线程间的通信快，切换快等，由于他们在同一地址空间内。在资源利用率方面：线程的资源率比较好也是由于他们在同一地址空间内。 在同步方面：线程使用公共变量/内存时须要使用同步机制，由于他们在同一地址空间内进程中：子进程是父进程的复制品，子进程得到父进程数据空间、堆和栈的复制品。