2020-08-12

进程和线程（个人笔记）

（1）为什么要使用进程？
如果程序在运行的过程中，频繁的请求IO操作，那么CPU就会等待该程序的IO操作完成后再为其服务，这就极大的浪费了CPU资源，降低CPU效率。因此采用一种“程序排队”机制来提高CPU利用效率，从而产生了进程。
为了对排队程序进行有效管理，操作系统使用PCB（进程管理块）记录着每个程序执行的各种信息，包括优先级，程序内存地址，阻塞状态等，这样的一个程序管理就是一个进程。
下图是进程状态转换示意图，当一个进程被创建，它就会进入就绪队列，获取CPU资源，若分配给该进程的时间片到，该进程便会主动放弃CPU进入就绪队列等待下一次时间片到来；若该进程请求IO操作时，也会主动放弃CPU，进入阻塞队列，当IO操作完成后，才会从阻塞队列进入就绪队列。而只有进入就绪队列的进程才能有获取CPU的机会。

（2）为什么要使用线程？

如上图，游戏和浏览器应用程序中可能包含多个功能模块，它包含网络功能，键盘输入，UI渲染等等，根据进程队列获取CPU资源的特点，如果游戏中的网络功能要交换网络数据，请求网卡时，那么此时的游戏程序就会自动放弃CPU，浏览器获取CPU，这就会导致游戏程序中的渲染代码暂停执行，游戏画面就会卡顿。

****解决方案一：给程序的不同功能建立进程

如下图，虽然这样的方式可以避免上述所说的问题，但一旦程序内部功能模块较多，那么需要建立的进程较多，操作系统需要分配大量的PCB资源（该资源是有限的），且进程间切换频繁，时间空间开销大。

解决方案二：线程的“横空出世”

如上图，给一个应用程序分配一个进程，其对应的功能建立相应的线程，线程之间共享进程资源，创建快，消耗小。

（3）进程与线程比较 区别： （1）进程是操作系统资源分配的基本单位；线程是任务调度和执行的基本单位。 （2）一个程序至少一个进程，一个进程至少一个线程，进程中的多个线程是共享进程的资源。 （3）进程拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存。 （4）进程结束后它拥有的所有线程都将销毁，而线程的结束不会影响同个进程中的其他线程的结束。 （5）线程是轻量级的进程，它的创建和销毁所需要的时间比进程小很多，所有操作系统中的执行功能都是创建线程去完成的。