目錄

一 進程概念

二 進程的組成

2.1 PCB

2.2 數據段

2.3 程序段

三 進程的五大特點

四 進程的創建與銷毀

五 線程概念

六 線程特征

七 進程與線程的區別與聯系

?區別

?聯系

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一 進程概念

進程是程序的一次執行過程，是操作系統進行資源分配和調度的基本單位。

一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程
每個進程有獨立的內存空間和系統資源，一個進程的錯誤不會影響其他進程。?

二 進程的組成

2.1 PCB

PCB：進程控制塊。進程存在的唯一標識。用來描述進程的屬性信息

當進程被創建時，操作系統為其創建 PCB，當進程結束時，會回收其 PCB。

?進程控制塊 PCB 一般包含如下四類信息：

? ? ? ? 進程描述信息：用來讓操作系統區分各個進程，當進程被創建時，操作系統會為該進程分配一個唯一的、不重復的 “身份證號”— PID（ProcessID，進程 ID）。另外，進程描述信息還包含進程所屬的用戶 ID（UID）

? ? ? ? 進程控制和管理信息：記錄進程的運行情況。比如 CPU 的使用時間、磁盤使用情況、網絡流量使用情況等。

? ? ? ? 資源分配清單：記錄給進程分配了哪些資源。比如分配了多少內存、正在使用哪些 I/O 設備、正在使用哪些文件等。

? ? ? ? CPU 相關信息：進程在讓出 CPU 時，必須保存該進程在 CPU 中的各種信息，比如各種寄存器的值。用于實現進程切換，確保這個進程再次運行的時候恢復 CPU 現場，從斷點處繼續執行。這就是所謂的保存現場信息。

2.2 數據段

一個進程的數據段，可以是進程對應的程序加工處理的原始數據，也可以是程序執行時產生的中間或最終結果，即進程運行過程中的各種數據（比如程序中定義的變量）。

2.3 程序段

程序段就是能被進程調度時程序調度到CPU執行的程序代碼段（指令序列）。注意，程序可被多個進程共享，即多個進程可以運行同一個程序。同時掛三個 QQ 號，會對應三個 QQ 進程，它們的 PCB、數據段各不相同，但程序段的內容都是相同的（都是運行著相同的 QQ 程序）

三 進程的五大特點

動態性：進程是程序的一次執行過程，有著創建，活動，暫停，終止等過程。具有一定生命周期 。是動態的產生，變化和消亡的。動態性是最基本的特征

并發性：多個進程實體同時存在內存中。能在一段時間內同時運行。重要特征。引入進程的目的就是為了使程序能與其他進程的程序并發執行，提高資源利用率

獨立性：指進程實體是一個能獨立運行、獨立獲得資源和獨立接受調度的基本單元。

異步性：由于進程的相互制約，使得進程具有執行的間斷性，即進程按各自獨立的、不可預知的速度走走停停、何時開始何時暫停何時結束不可預知的性質，就會導致執行結果的不可再現性，為此在操作系統中必須配置相應的進程同步機制。

結構性：每個進程都配置一個PCB對其進行描述。從結構上看，進程實體是由程序段、數據段和進程控制塊三部分組成的。

四 進程的創建與銷毀

創建: 通常通過?fork()?系統調用創建子進程。fork()?會復制父進程的地址空間和資源到子進程。

銷毀: 進程可以通過?exit()?終止自身，父進程可以通過?wait()?等待子進程的終止。

五 線程概念

同一進程中的線程共享資源，一個線程的錯誤可能會影響其他線程

線程是程序執行流的最小單元。一個進程可以包含多個線程，這些線程共享進程的資源（如內存空間、文件描述符等），但每個線程有其獨立的執行路徑和線程上下文（如寄存器狀態、棧等）。線程是操作系統調度的基本單位，它允許程序在并發執行時更加靈活和高效。

引入線程增加并發度。線程成為了程序執行流的最小單位。

可以把線程理解“輕量級進程”。
線程是一個基本的CPU執行單元，也是程序執行流的最小單位。
引入線程之后，不僅是進程之間可以并發，進程內的各線程之間也可以并發，從而進一步提升了系統的并發度，使得一個進程內也可以并發處理各種任務（如QQ視頻、文字聊天、傳文件）
引入線程后，進程只作為除CPU之外的系統資源的分配單元（如打印機、內存地址空間等都是分配給進程的）。

線程庫完成了對線程的管理工作

六 線程特征

1. 輕量級：

   • 線程是輕量級的執行單元，創建、切換和銷毀線程的開銷比進程小得多。

   • 線程共享進程的資源，因此不需要像進程那樣分配獨立的內存空間和系統資源。

2. 并發性：

   • 線程支持并發執行，多個線程可以在同一個進程中同時運行。

   • 并發性使得程序可以更高效地利用多核處理器，提高程序的性能。

3. 共享資源：

   • 同一進程中的多個線程共享進程的資源，如內存空間、文件描述符等。

   • 這種共享機制使得線程之間的通信和同步更加高效，但也增加了線程之間的競爭和沖突。

4. 獨立性：

   • 每個線程有其獨立的執行路徑和線程上下文，包括程序計數器（PC）、寄存器狀態和棧。

   • 線程的執行是獨立的，一個線程的執行不會直接影響其他線程的執行。

5. 異步性：

   • 線程的執行順序和速度是不可預測的，取決于操作系統的調度策略和系統資源的可用性。

   • 異步性使得程序的運行更加靈活，但也增加了程序設計的復雜性。

七 進程與線程的區別與聯系

計算機的核心是cpu，他承擔了所有計算任務，單個cpu一次只能運行一個任務，也就是說任意時刻cpu總是運行一個進程（任務），其他進程屬于非運行狀態。一個任務可以由多個線程協同來完成。進程的空間是可以由線程共享的，每個線程都可以使用這些共享內存，但是有些共享內存只能有一個線程使用，這代表一個線程使用這些共享內存時，其他線程必須等他結束才能使用。為了防止使用時其他線程進入，我們可以給它加一把鎖，叫互斥鎖mutex。防止多個進程與線程同時讀寫某一塊內存區域

?區別

1. 進程是程序的一次執行過程，是操作系統進行資源分配和調度的基本單位。每個進程都有獨立的內存空間，系統資源等

線程是進程的一個執行單元，是操作系統能進行調度的最小單位。同一進程中的多個線程共享進程的資源

2. 每個進程都有獨立的內存空間，系統資源如文件描述符，信號處理等。進程之間的資源是隔離的

同一進程中的線程共享進程的資源。線程之間的資源共享更加高效

3. 創建和銷毀進程的開銷大，線程的開銷小

4. 進程之間的通信需要通過進程通信ipc機制，如管道，消息隊列，共享內存等，通信開銷大

同一進程中的線程可以共享內存直接通信，開銷小，線程之間的通信更加高效

5. 每個進程都有獨立的內存空間和系統資源，一個進程的錯誤不會影響其他進程

同一進程中的線程共享資源，一個線程的錯誤可能會影響其他線程

6. 操作系統調度的基本單位是進程

線程是操作系統調度的最小單位，調度的粒度更小，可以更高效的利用多核處理器

?聯系

1. 線程是進程的一部分

一個進程可以包含多個線程，線程的生命周期依賴于進程的生命周期。線程的創建和銷毀必須在進程的上下文中進程

2. 共享資源

共享機制使得線程之間的通信和同步更加高效

3. 進程和線程都可以并發執行