深刻理解进程、线程、程序

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进程、线程、程序辨析

什么是程序？

广义：解决特定问题的逻辑集合->有先后的执行顺序
狭义：一个可执行的二进制文件->静态的，存在磁盘里

什么是进程？

程序从磁盘加载到内存执行，会创建一个进程，程序运行结束，进程也结束->进程是动态的
内核观点：分配系统资源的实体，进程是一个资源容器

一个进程至少包含：

独立的虚拟地址空间
页表
打开的文件描述符
进程状态
用户身份信息
当前工作目录
寄存器上下文
信号处理配置
一个或多个线程

程序和进程有什么区别？

程序是静态的，是代码和数据和集合，保存在磁盘
进程是动态的，是程序运行起来的一个实体
一个程序可以有多个进程，但是进程不是程序本身：比如一个记事本程序，我打开了两个，一个没写，一个写了5k字，同样都是记事本程序，但运行的是两个不同的进程

什么是线程？

线程是更轻量的进程，是进程内部的一个执行流
线程是CPU的调度实体--->是共享资源之上的独立执行上下文

线程独享什么？共享什么？

线程独享：

栈空间
线程ID
线程上下文数据
寄存器上下文
程序计数器PC

线程共享：

代码段
堆区
静态区
打开的文件描述符
地址空间

进程、线程、程序三者关系

txt 复制代码

程序：静态文件
		|
		|加载到内存执行
		V
进程：资源容器，运行实例，资源分配实体，被执行的内容
		|
		|内部包含
		V
线程：执行流，CPU调度实体，被执行的上下文

多进程和多线程

多进程的本质是多个资源容器相互隔离
多线程的本质是一个资源容器里面，有多个执行流共享资源

多进程的优缺点？

优点：隔离性好 ，一个进程挂了不影响另一个进程；安全边界清晰， 有天然的地址空间隔离
缺点：创建和切换代价大 ，要维护独立的地址空间、页表等资源；通信复杂， 管道、共享内存、socket、消息队列

多线程的优缺点？

优点：创建和切换代价小 ，同进程内线程切换不需要切地址空间；共享数据方便，公用堆和全局对象
缺点：更容易引发同步和竞争问题 ，共享资源过多，就需要把资源合理保护起来；一个线程崩了，会拖垮整个进程

txt 复制代码

进程A : 地址空间A
进程B ：地址空间B
进程C : 地址空间C

彼此隔离

进程P
=----------------------------=
共享地址空间/堆/全局对象/fd表  
线程1	线程2		线程3     
=----------------------------=

共享方便

怎么选择多进程和多线程？

业务强调隔离性、稳定性、更安全，选多进程
业务强调共享数据方便、创建和切换成本低，选多线程

总结：多进程在隔离性上占优势，多线程在共享性和轻量化占优势

linux视角下的线程

Linux内核视角看：线程和进程本质都是一个task，所以并没有给线程单独设计一个独立于进程的新实体，统一抽象成task

linux中的线程是怎么来的？

Linux中创建线程依赖底层的clone

如果clone时，大量资源共享
- 共享地址空间
- 共享文件描述符表
- 共享信号处理信息

那这和task就视为线程

如果不共享这些资源，视为进程

还是如上文所说，线程是轻量化的进程，二者没有太大区别

done~