并发编程基础底层原理学习（二）

• 2022 年 5 月 1 日
• 筆記
• 并发编程

进程

进程就是应用程序在内存中分配的空间，也就是正在运行的程序，各个进程之间互不干扰。同时进程保存着程序每一个时刻运行的状态。进程的两个基本元素是程序代码和与代码关联的数据集。进程执行的任意时刻包含了以下元素：

• 标识符：与进程相关的唯一标识符，用来区分其他线程
• 状态：若进程正在执行，则进程处于运行态
• 优先级：相对于其他进程的优先顺序
• 程序计数器：程序中即将执行下一条指令的地址
• 内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针
• 上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据

线程

现代操作系统调度的最小单元是线程，也叫轻量级进程，在一个线程里可以创建多个线程。进程中拥有一个或多个线程，在线程中有一个程序计数器，用来记录接着要执行哪一条指令。线程拥有寄存器，用来保存线程当前的工作变量，线程还拥有一个堆栈，用来记录执行历史，其中每一帧保存了已调用但是还没有从中返回的过程。

上图展示了线程在运行的生命周期中6种不同的状态，在给定的一个时刻，线程只能处于其中的一个状态。

进程和线程的区别

进程是一个独立的运行环境，而线程是在进程中执行的一个任务。他们两个本质的区别是是否单独占有内存地址空间及其它系统资源（比如I/O）：

• 进程单独占有一定的内存地址空间，所以进程间存在内存隔离，数据是分开的，数据共享复杂但是同步简单，各个进程之间互不干扰；而线程共享所属进程占有的内存地址空间和资源，数据共享简单，但是同步复杂。
• 进程单独占有一定的内存地址空间，一个进程出现问题不会影响其他进程，不影响主程序的稳定性，可靠性高；一个线程崩溃可能影响整个程序的稳定性，可靠性较低。
• 进程单独占有一定的内存地址空间，进程的创建和销毁不仅需要保存寄存器和栈信息，还需要资源的分配回收以及页调度，开销较大；线程只需要保存寄存器和栈信息，开销较小。