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前面一直在聊多任務並發,但計算機術語中用得更多的是線程與進程,三者的主要區別如下:
- 任務:從我們認知角度抽象出來的一個概念,放到計算機上主要指由軟件完成的一個活動。一個任務既可以是一個進程,也可以是一個線程。簡而言之,它指的是一系列共同達到某一目的的操作。例如,讀取數據並將數據放入內存中。這個任務可以作為一個進程來實現,也可以作為一個線程(或作為一個中斷任務)來實現。
- 進程:資源分配的基本單位,也可能作為調度運行的單位。可以把一個進程看成是一個獨立的程序,在內存中有其完備的數據空間和代碼空間。一個進程所擁有的數據和變量只屬於它自己。例如,用戶運行自己的程序,系統就創建一個進程,並為它分配資源,包括各種表格、內存空間、磁盤空間、I/O設備等。然后,把該進程放人進程的就緒隊列。進程調度程序選中它,為它分配CPU以及其它有關資源,該進程才真正運行。所以,進程是系統中的並發執行的單位。
- 線程:執行處理器調度的基本單位。一個進程由一個或多個線程構成,各線程共享相同的代碼和全局數據,但各有其自己的堆棧。由於堆棧是每個線程一個,所以局部變量對每一線程來說是私有的。由於所有線程共享同樣的代碼和全局數據,它們比進程更緊密,比單獨的進程間更趨向於相互作用,線程間的相互作用更容易些,因為它們本身就有某些供通信用的共享內存:進程的全局數據。
由上面的定義可以看出,一個進程和一個線程最顯著的區別是:線程有自己的全局數據。線程存在於進程中,因此一個進程的全局變量由所有的線程共享。由於線程共享同樣的系統區域,操作系統分配給一個進程的資源對該進程的所有線程都是可用的,正如全局數據可供所有線程使用一樣。
在Mac、Windows NT等采用微內核結構的操作系統中,進程的功能發生了變化:它只是資源分配的單位,而不再是調度運行的單位。在微內核系統中,真正調度運行的基本單位是線程。因此,實現並發功能的單位是線程。在Linux系統中,線程的實現和進程並不特別區分,線程只不過是一種特殊的進程。多進程並發編程與多線程並發編程的區別主要在有沒有共享數據,多進程間的通信較復雜且代價較大,主要的進程間通信渠道有管道、信號、文件、套接字等。由於C++沒有提供進程間通信的原生支持,后續主要介紹多線程並發編程,和多線程間的同步與通信。