多进程比多线程开销大的原因主要可以归结为以下几个方面:
- 资源分配与回收
内存与地址空间:每个进程都拥有独立的内存空间和地址空间,这意味着在创建进程时,操作系统需要为其分配独立的资源,如内存空间、文件描述符等。相比之下,线程是共享进程的资源,包括内存和文件描述符等,因此在资源分配上更为"节俭"。
资源回收:当进程结束时,操作系统需要回收其占用的所有资源,这包括内存、文件描述符等,而线程结束时则不需要进行这样的全面资源回收。 - 上下文切换
进程切换:进程切换涉及保存当前进程的状态(包括CPU寄存器、内存管理信息等),并加载下一个进程的状态。由于进程拥有独立的地址空间,因此切换时需要保存和恢复大量的上下文信息,这增加了切换的开销。
线程切换:线程切换则相对简单,因为线程共享进程的地址空间,所以切换时只需要保存和恢复少量的线程上下文信息,如线程寄存器、栈指针等。 - 进程间通信(IPC)
进程间通信:由于进程之间拥有独立的地址空间,因此进程间的通信需要通过特殊的机制来实现,如管道、消息队列、共享内存等。这些通信机制通常比线程间的直接数据共享要复杂和耗时。
线程间通信:线程之间可以直接读写共享变量,因为它们共享进程的内存空间。这种通信方式既快速又方便,减少了通信开销。
综上所述,多进程比多线程开销大的原因主要包括资源分配与回收的复杂性、上下文切换的开销、进程间通信的复杂性。然而,需要注意的是,在某些情况下(如需要高隔离性、高稳定性或利用多核CPU并行计算时),多进程可能是更好的选择。因此,在选择使用多进程还是多线程时,需要根据具体的应用场景和需求来权衡利弊。
总结:
线程会共享内存地址空间。
创建线程花费的时间要少于创建进程花费的时间。
终止线程花费的时间要少于终止进程花费的时间。
线程之间上下文切换的开销, 要小于进程之间的上下文切换。
线程之间数据的共享比进程之间的共享要简单。
充分利用多处理器的可并行数量。