线程与进程的区别


:Mr.zhou  阅读: 1,019 次

  线程与进程有很多类似的性质,习惯上也称线程为轻量级进程(lightweight process,LWP),也是CPU调度和分配的基本单元;而传统意义上的进程则被称为重量级进程(heavyweight process,HWP),从现代角度来看,它就是只拥有一个线程的进程。如果进程有多个控制线程,那么它就能同时执行多个任务。他们之间的关系可以简单的由下图表示:

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  下面从调度、并发性、系统开销、拥有资源等方面来对线程和进程进行比较。

  调度

  在传统的操作系统中,CPU调度和分配的基本单位是进程。而在进入线程的操作系统中,则把线程作为CPU调度和分配的基本单位,进程则作为资源拥有的基本单位,从而使传统进程的两个属性分开,线程便能轻装运行,这样可以显著地提高系统的并发性。同一进程中线程的切换不会引起进程切换,从而避免了昂贵的系统调用。但是在由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时,依然会引起进程切换。

  并发性

  再引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而能更有效地使用系统资源和提高系统的吞吐量。例如,在一个未引入线程的单CPU操作系统中,若仅设置一个文件服务进程,当它由于某种原因被封锁时,便没有其他的文件服务进程来提供服务。在引入了线程的操作系统中,可以在一个文件服务进程中设置多个服务线程。当第一个线程等待时,文件服务进程中的第二个线程可以继续运行;当第二个线程封锁时,第三个线程可以继续执行,从而显著地提高了文件服务的质量以及系统的吞吐量。

  系统开销

  不论是引入了线程的操作系统,还是传统的操作系统,进程都是拥有系统资源的一个独立单位,它可以拥有自己的资源。一般地说,线程自己不拥有系统资源(也有一点必不可少的资源),但它可以访问其隶属进程的资源。亦即一个进程的代码段、数据段以及系统资源(如已打开的文件、I/O设备等),可供同一进程的其他所有线程共享。

  拥有资源

  由于在创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等。因此,操作系统所付出的开销将显著地大于在创建或撤销线程时的开销。类似地,在进程切换时,涉及到整个当前进程CPU环境的保存环境的设置以及新被调度运行的进程的CPU环境的设置。而线程切换只需保存和设置少量寄存器的内容,并不涉及寄存器管理方面的操作。可见,进程切换的开销也远大于线程切换的开销。此外,由于同一进程中的多个线程具有相同的地址空间,致使它们之间的同步和通信的实现也变得比较容易。在有的系统中,线程的切换、同步和通信都无需操作系统内核的干预。


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