Linux进程与线程的区别
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Linux進(jìn)程與線程的區(qū)別
cnyinlinux
本文較長(zhǎng)，耐心閱讀，必有收獲！
進(jìn)程與線程的區(qū)別，早已經(jīng)成為了經(jīng)典問(wèn)題。自線程概念誕生起，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的討論就沒(méi)有停止過(guò)。無(wú)論是初級(jí)程序員，還是資深專家，都應(yīng)該考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題，只是層次角度不同罷了。一般程序員而言，搞清楚二者的概念，在工作實(shí)際中去運(yùn)用成為了焦點(diǎn)。而資深工程師則在考慮系統(tǒng)層面如何實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)及其各自的性能和實(shí)現(xiàn)代價(jià)。以至于到今天，Linux內(nèi)核還在持續(xù)更新完善(關(guān)于進(jìn)程和線程的實(shí)現(xiàn)模塊也是內(nèi)核完善的任務(wù)之一)。
本文將以一個(gè)從事Linux平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的程序員角度描述這個(gè)經(jīng)典問(wèn)題。本文素材全部來(lái)源于工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)規(guī)整，若有疏漏或不正之處，敬請(qǐng)讀者慷慨指出。
0.首先，簡(jiǎn)要了解一下進(jìn)程和線程。對(duì)于操作系統(tǒng)而言，進(jìn)程是核心之核心，整個(gè)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的根本，就是以進(jìn)程為單位在執(zhí)行任務(wù)。系統(tǒng)的管理架構(gòu)也是基于進(jìn)程層面的。在按下電源鍵之后，計(jì)算機(jī)就開(kāi)始了復(fù)雜的啟動(dòng)過(guò)程，此處有一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題：當(dāng)按下電源鍵之后，計(jì)算機(jī)如何把自己由靜止啟動(dòng)起來(lái)的？本文不討論系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程，請(qǐng)讀者自行科普。操作系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)程簡(jiǎn)直可以描述為上帝創(chuàng)造萬(wàn)物的過(guò)程，期初沒(méi)有世界，但是有上帝，是上帝創(chuàng)造了世界，之后創(chuàng)造了萬(wàn)物，然后再創(chuàng)造了人，然后塑造了人的七情六欲，再然后人類社會(huì)開(kāi)始遵循自然規(guī)律繁衍生息。。。操作系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)程的階段就相當(dāng)于上帝造人的階段。本文討論的全部?jī)?nèi)容都是“上帝造人”之后的事情。第一個(gè)被創(chuàng)造出來(lái)的進(jìn)程是0號(hào)進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程在操作系統(tǒng)層面是不可見(jiàn)的，但它存在著。0號(hào)進(jìn)程完成了操作系統(tǒng)的功能加載與初期設(shè)定，然后它創(chuàng)造了1號(hào)進(jìn)程(init)，這個(gè)1號(hào)進(jìn)程就是操作系統(tǒng)的“耶穌”。1號(hào)進(jìn)程是上帝派來(lái)管理整個(gè)操作系統(tǒng)的，所以在用pstree查看進(jìn)程樹(shù)可知，1號(hào)進(jìn)程位于樹(shù)根。再之后，系統(tǒng)的很多管理程序都以進(jìn)程身份被1號(hào)進(jìn)程創(chuàng)造出來(lái)，還創(chuàng)造了與人類溝通的橋梁——shell。從那之后，人類可以跟操作系統(tǒng)進(jìn)行交流，可以編寫程序，可以執(zhí)行任務(wù)。。。
而這一切，都是基于進(jìn)程的。每一個(gè)任務(wù)(進(jìn)程)被創(chuàng)建時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為他分配存儲(chǔ)空間等必要資源，然后在內(nèi)核管理區(qū)為該進(jìn)程創(chuàng)建管理節(jié)點(diǎn)，以便后來(lái)控制和調(diào)度該任務(wù)的執(zhí)行。
進(jìn)程真正進(jìn)入執(zhí)行階段，還需要獲得CPU的使用權(quán)，這一切都是操作系統(tǒng)掌管著，也就是所謂的調(diào)度，在各種條件滿足(資源與CPU使用權(quán)均獲得)的情況下，啟動(dòng)進(jìn)程的執(zhí)行過(guò)程。
除CPU而外，一個(gè)很重要的資源就是存儲(chǔ)器了，系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程分配獨(dú)有的存儲(chǔ)空間，當(dāng)然包括它特別需要的別的資源，比如寫入時(shí)外部設(shè)備是可使用狀態(tài)等等。有了上面的引入，我們可以對(duì)進(jìn)程做一個(gè)簡(jiǎn)要的總結(jié)：
進(jìn)程，是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。它的執(zhí)行需要系統(tǒng)分配資源創(chuàng)建實(shí)體之后，才能進(jìn)行。
隨著技術(shù)發(fā)展，在執(zhí)行一些細(xì)小任務(wù)時(shí)，本身無(wú)需分配單獨(dú)資源時(shí)(多個(gè)任務(wù)共享同一組資源即可，比如所有子進(jìn)程共享父進(jìn)程的資源)，進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制依然會(huì)繁瑣的將資源分割，這樣造成浪費(fèi)，而且還消耗時(shí)間。后來(lái)就有了專門的多任務(wù)技術(shù)被創(chuàng)造出來(lái)——線程。
線程的特點(diǎn)就是在不需要獨(dú)立資源的情況下就可以運(yùn)行。如此一來(lái)會(huì)極大節(jié)省資源開(kāi)銷，以及處理時(shí)間。
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1.好了，前面的一段文字是簡(jiǎn)要引入兩個(gè)名詞，即進(jìn)程和線程。本文討論目標(biāo)是解釋清楚進(jìn)程和線程的區(qū)別，關(guān)于二者的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)讀者查閱相關(guān)資料。
下面我們開(kāi)始重點(diǎn)討論本文核心了。從下面幾個(gè)方面闡述進(jìn)程和線程的區(qū)別。
1).二者的相同點(diǎn)
2).實(shí)現(xiàn)方式的差異
3).多任務(wù)程序設(shè)計(jì)模式的區(qū)別
4).實(shí)體間(進(jìn)程間，線程間，進(jìn)線程間)通信方式的不同
5).控制方式的異同
6).資源管理方式的異同
7).個(gè)體間輩分關(guān)系的迥異
8).進(jìn)程池與線程池的技術(shù)實(shí)現(xiàn)差別
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接下來(lái)我們就逐個(gè)進(jìn)行解釋。
1).二者的相同點(diǎn)
無(wú)論是進(jìn)程還是線程，對(duì)于程序員而言，都是用來(lái)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)的技術(shù)手段。二者都可以獨(dú)立調(diào)度，因此在多任務(wù)環(huán)境下，功能上并無(wú)差異。并且二者都具有各自的實(shí)體，是系統(tǒng)獨(dú)立管理的對(duì)象個(gè)體。所以在系統(tǒng)層面，都可以通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)二者的控制。而且二者所具有的狀態(tài)都非常相似。而且，在多任務(wù)程序中，子進(jìn)程(子線程)的調(diào)度一般與父進(jìn)程(父線程)平等競(jìng)爭(zhēng)。
其實(shí)在Linux內(nèi)核2.4版以前，線程的實(shí)現(xiàn)和管理方式就是完全按照進(jìn)程方式實(shí)現(xiàn)的。在2.6版內(nèi)核以后才有了單獨(dú)的線程實(shí)現(xiàn)。
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2).實(shí)現(xiàn)方式的差異
進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是調(diào)度的基本單位。
這句經(jīng)典名言已流傳數(shù)十年，各種操作系統(tǒng)教材都可見(jiàn)此描述。確實(shí)如此，這就是二者的顯著區(qū)別。讀者請(qǐng)注意“基本”二字。相信有讀者看到前半句的時(shí)候就在心里思考，“進(jìn)程豈不是不能調(diào)度？”，非也！進(jìn)程和線程都可以被調(diào)度，否則多進(jìn)程程序該如何運(yùn)行呢！
只是，線程是更小的可以調(diào)度的單位，也就是說(shuō)，只要達(dá)到線程的水平就可以被調(diào)度了，進(jìn)程自然可以被調(diào)度。它強(qiáng)調(diào)的是分配資源時(shí)的對(duì)象必須是進(jìn)程，不會(huì)給一個(gè)線程單獨(dú)分配系統(tǒng)管理的資源。若要運(yùn)行一個(gè)任務(wù)，想要獲得資源，最起碼得有進(jìn)程，其他子任務(wù)可以以線程身份運(yùn)行，資源共享就行了。
??? 簡(jiǎn)而言之，進(jìn)程的個(gè)體間是完全獨(dú)立的，而線程間是彼此依存的。多進(jìn)程環(huán)境中，任何一個(gè)進(jìn)程的終止，不會(huì)影響到其他進(jìn)程。而多線程環(huán)境中，父線程終止，全部子線程被迫終止(沒(méi)有了資源)。而任何一個(gè)子線程終止一般不會(huì)影響其他線程，除非子線程執(zhí)行了exit()系統(tǒng)調(diào)用。任何一個(gè)子線程執(zhí)行exit()，全部線程同時(shí)滅亡。
其實(shí)，也沒(méi)有人寫出只有線程而沒(méi)有進(jìn)程的程序。多線程程序中至少有一個(gè)主線程，而這個(gè)主線程其實(shí)就是有main函數(shù)的進(jìn)程。它是整個(gè)程序的進(jìn)程，所有線程都是它的子線程。我們通常把具有多線程的主進(jìn)程稱之為主線程。
從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)角度講，進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)是調(diào)用fork系統(tǒng)調(diào)用：
pid_t fork(void);
線程的實(shí)現(xiàn)是調(diào)用clone系統(tǒng)調(diào)用：
int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg, ...
/* pid_t *ptid, struct user_desc *tls, pid_t *ctid */
);
其中，fork()是將父進(jìn)程的全部資源復(fù)制給了子進(jìn)程。而線程的clone只是復(fù)制了一小部分必要的資源。在調(diào)用clone時(shí)可以通過(guò)參數(shù)控制要復(fù)制的對(duì)象。可以說(shuō)，fork實(shí)現(xiàn)的是clone的加強(qiáng)完整版。當(dāng)然，后來(lái)操作系統(tǒng)還進(jìn)一步優(yōu)化fork實(shí)現(xiàn)——寫時(shí)復(fù)制技術(shù)。在子進(jìn)程需要復(fù)制資源(比如子進(jìn)程執(zhí)行寫入動(dòng)作更改父進(jìn)程內(nèi)存空間)時(shí)才復(fù)制，否則創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)先不復(fù)制。
實(shí)際中，編寫多進(jìn)程程序時(shí)采用fork創(chuàng)建子進(jìn)程實(shí)體。而創(chuàng)建線程時(shí)并不采用clone系統(tǒng)調(diào)用，而是采用線程庫(kù)函數(shù)。常用線程庫(kù)有Linux-Native線程庫(kù)和POSIX線程庫(kù)。其中應(yīng)用最為廣泛的是POSIX線程庫(kù)。因此讀者在多線程程序中看到的是pthread_create而非clone。
我們知道，庫(kù)是建立在操作系統(tǒng)層面上的功能集合，因而它的功能都是操作系統(tǒng)提供的。由此可知，線程庫(kù)的內(nèi)部很可能實(shí)現(xiàn)了clone的調(diào)用。不管是進(jìn)程還是線程的實(shí)體，都是操作系統(tǒng)上運(yùn)行的實(shí)體。
??? 最后，我們說(shuō)一下vfork() 。這也是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程。它創(chuàng)建的進(jìn)程并不復(fù)制父進(jìn)程的資源空間，而是共享，也就說(shuō)實(shí)際上vfork實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)接近線程的實(shí)體，只是以進(jìn)程方式來(lái)管理它。并且，vfork()的子進(jìn)程與父進(jìn)程的運(yùn)行時(shí)間是確定的：子進(jìn)程“結(jié)束”后父進(jìn)程才運(yùn)行。請(qǐng)讀者注意“結(jié)束”二字。并非子進(jìn)程完成退出之意，而是子進(jìn)程返回時(shí)。一般采用vfork()的子進(jìn)程，都會(huì)緊接著執(zhí)行execv啟動(dòng)一個(gè)全新的進(jìn)程，該進(jìn)程的進(jìn)程空間與父進(jìn)程完全獨(dú)立不相干，所以不需要復(fù)制父進(jìn)程資源空間。此時(shí)，execv返回時(shí)父進(jìn)程就認(rèn)為子進(jìn)程“結(jié)束”了，自己開(kāi)始運(yùn)行。實(shí)際上子進(jìn)程繼續(xù)在一個(gè)完全獨(dú)立的空間運(yùn)行著。舉個(gè)例子，比如在一個(gè)聊天程序中，彈出了一個(gè)視頻播放器。你說(shuō)視頻播放器要繼承你的聊天程序的進(jìn)程空間的資源干嘛？莫非視頻播放器想要窺探你的聊天隱私不成？懂了吧！
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3).多任務(wù)程序設(shè)計(jì)模式的區(qū)別
由于進(jìn)程間是獨(dú)立的，所以在設(shè)計(jì)多進(jìn)程程序時(shí)，需要做到資源獨(dú)立管理時(shí)就有了天然優(yōu)勢(shì)，而線程就顯得麻煩多了。比如多任務(wù)的TCP程序的服務(wù)端，父進(jìn)程執(zhí)行accept()一個(gè)客戶端連接請(qǐng)求之后會(huì)返回一個(gè)新建立的連接的描述符DES，此時(shí)如果fork()一個(gè)子進(jìn)程，將DES帶入到子進(jìn)程空間去處理該連接的請(qǐng)求，父進(jìn)程繼續(xù)accept等待別的客戶端連接請(qǐng)求，這樣設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)練，而且父進(jìn)程可以用同一變量(val)保存accept()的返回值，因?yàn)樽舆M(jìn)程會(huì)復(fù)制val到自己空間，父進(jìn)程再覆蓋此前的值不影響子進(jìn)程工作。但是如果換成多線程，父線程就不能復(fù)用一個(gè)變量val多次執(zhí)行accept()了。因?yàn)樽泳€程沒(méi)有復(fù)制val的存儲(chǔ)空間，而是使用父線程的，如果子線程在讀取val時(shí)父線程接受了另一個(gè)客戶端請(qǐng)求覆蓋了該值，則子線程無(wú)法繼續(xù)處理上一次的連接任務(wù)了。改進(jìn)的辦法是子線程立馬復(fù)制val的值在自己的棧區(qū)，但父線程必須保證子線程復(fù)制動(dòng)作完成之后再執(zhí)行新的accept()。但這執(zhí)行起來(lái)并不簡(jiǎn)單，因?yàn)樽泳€程與父線程的調(diào)度是獨(dú)立的，父線程無(wú)法知道子線程何時(shí)復(fù)制完畢。這又得發(fā)生線程間通信，子線程復(fù)制完成后主動(dòng)通知父線程。這樣一來(lái)父線程的處理動(dòng)作必然不能連貫，比起多進(jìn)程環(huán)境，父線程顯得效率有所下降。
PS：這里引述一個(gè)知名的面試問(wèn)題：多進(jìn)程的TCP服務(wù)端，能否互換fork()與accept()的位置？請(qǐng)讀者自行思考。
關(guān)于資源不獨(dú)立，看似是個(gè)缺點(diǎn)，但在有的情況下就成了優(yōu)點(diǎn)。多進(jìn)程環(huán)境間完全獨(dú)立，要實(shí)現(xiàn)通信的話就得采用進(jìn)程間的通信方式，它們通常都是耗時(shí)間的。而線程則不用任何手段數(shù)據(jù)就是共享的。當(dāng)然多個(gè)子線程在同時(shí)執(zhí)行寫入操作時(shí)需要實(shí)現(xiàn)互斥，否則數(shù)據(jù)就寫“臟”了。
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4).實(shí)體間(進(jìn)程間，線程間，進(jìn)線程間)通信方式的不同
進(jìn)程間的通信方式有這樣幾種：
A.共享內(nèi)存??? B.消息隊(duì)列??? C.信號(hào)量??? D.有名管道??? E.無(wú)名管道??? F.信號(hào)
G.文件??????? H.socket
線程間的通信方式上述進(jìn)程間的方式都可沿用，且還有自己獨(dú)特的幾種：
A.互斥量??? ??B.自旋鎖????? C.條件變量? D.讀寫鎖??? ??E.線程信號(hào)
G.全局變量
值得注意的是，線程間通信用的信號(hào)不能采用進(jìn)程間的信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)是基于進(jìn)程為單位的，而線程是共屬于同一進(jìn)程空間的。故而要采用線程信號(hào)。
綜上，進(jìn)程間通信手段有8種。線程間通信手段有13種。
而且，進(jìn)程間采用的通信方式要么需要切換內(nèi)核上下文，要么要與外設(shè)訪問(wèn)(有名管道，文件)。所以速度會(huì)比較慢。而線程采用自己特有的通信方式的話，基本都在自己的進(jìn)程空間內(nèi)完成，不存在切換，所以通信速度會(huì)較快。也就是說(shuō)，進(jìn)程間與線程間分別采用的通信方式，除了種類的區(qū)別外，還有速度上的區(qū)別。
另外，進(jìn)程與線程之間穿插通信的方式，除信號(hào)以外其他進(jìn)程間通信方式都可采用。
??? 線程有內(nèi)核態(tài)線程與用戶級(jí)線程，相關(guān)知識(shí)請(qǐng)參看我的另一篇博文《Linux線程的實(shí)質(zhì)》。
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5).控制方式的異同
進(jìn)程與線程的身份標(biāo)示ID管理方式不一樣，進(jìn)程的ID為pid_t類型，實(shí)際為一個(gè)int型的變量(也就是說(shuō)是有限的)：
/usr/include/unistd.h:260:typedef __pid_t ??pid_t;
/usr/include/bits/types.h:126:# define __STD_TYPE ???typedef
/usr/include/bits/types.h:142:__STD_TYPE? __PID_T_TYPE ??__pid_t;
/usr/include/bits/typesizes.h:53:#define __PID_T_TYPE ??__S32_TYPE
/usr/include/bits/types.h:100:#define?? __S32_TYPE ?????int
在全系統(tǒng)中，進(jìn)程ID是唯一標(biāo)識(shí)，對(duì)于進(jìn)程的管理都是通過(guò)PID來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，內(nèi)核去中就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)存儲(chǔ)該進(jìn)程的全部信息：
注：下述代碼來(lái)自 Linux內(nèi)核3.18.1
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include/linux/sched.h:1235:struct task_struct {
??????? volatile long state;??? /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
??????? void *stack;
...
??????? pid_t pid;
??????? pid_t tgid;
...
};
每一個(gè)存儲(chǔ)進(jìn)程信息的節(jié)點(diǎn)也都保存著自己的PID。需要管理該進(jìn)程時(shí)就通過(guò)這個(gè)ID來(lái)實(shí)現(xiàn)(比如發(fā)送信號(hào))。當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束要回收時(shí)(子進(jìn)程調(diào)用exit()退出或代碼執(zhí)行完)，需要通過(guò)wait()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)進(jìn)行，未回收的消亡進(jìn)程會(huì)成為僵尸進(jìn)程，其進(jìn)程實(shí)體已經(jīng)不復(fù)存在，但會(huì)虛占PID資源，因此回收是有必要的。
線程的ID是一個(gè)long型變量：
/usr/include/bits/pthreadtypes.h:60:typedef unsigned long int pthread_t;
它的范圍大得多，管理方式也不一樣。線程ID一般在本進(jìn)程空間內(nèi)作用就可以了，當(dāng)然系統(tǒng)在管理線程時(shí)也需要記錄其信息。其方式是，在內(nèi)核創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核態(tài)線程與之對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)每一個(gè)用戶創(chuàng)建的線程都有一個(gè)內(nèi)核態(tài)線程對(duì)應(yīng)。但這種對(duì)應(yīng)關(guān)系不是一對(duì)一，而是多對(duì)一的關(guān)系，也就是一個(gè)內(nèi)核態(tài)線程可以對(duì)應(yīng)著多個(gè)用戶級(jí)線程。還是請(qǐng)讀者參看《Linux線程的實(shí)質(zhì)》普及相關(guān)概念。此處貼出blog地址：
http://my.oschina.net/cnyinlinux/blog/367910
對(duì)于線程而言，若要主動(dòng)終止需要調(diào)用pthread_exit() ，主線程需要調(diào)用pthread_join()來(lái)回收(前提是該線程沒(méi)有被detached，相關(guān)概念請(qǐng)查閱線程的“分離屬性”)。像線發(fā)送線程信號(hào)也是通過(guò)線程ID實(shí)現(xiàn)的。
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6).資源管理方式的異同
進(jìn)程本身是資源分配的基本單位，因而它的資源都是獨(dú)立的，如果有多進(jìn)程間的共享資源，就要用到進(jìn)程間的通信方式了，比如共享內(nèi)存。共享數(shù)據(jù)就放在共享內(nèi)存去，大家都可以訪問(wèn)，為保證數(shù)據(jù)寫入的安全，加上信號(hào)量一同使用。一般而言，共享內(nèi)存都是和信號(hào)量一起使用。消息隊(duì)列則不同，由于消息的收發(fā)是原子操作，因而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了互斥，單獨(dú)使用就是安全的。
線程間要使用共享資源不需要用共享內(nèi)存，直接使用全局變量即可，或者malloc()動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存。顯得方便直接。而且互斥使用的是同一進(jìn)程空間內(nèi)的互斥量，所以效率上也有優(yōu)勢(shì)。
實(shí)際中，為了使程序內(nèi)資源充分規(guī)整，也都采用共享內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)核心數(shù)據(jù)。不管進(jìn)程還是線程，都采用這種方式。原因之一就是，共享內(nèi)存是脫離進(jìn)程的資源，如果進(jìn)程發(fā)生意外終止的話，共享內(nèi)存可以獨(dú)立存在不會(huì)被回收(是否回收由用戶編程實(shí)現(xiàn))。進(jìn)程的空間在進(jìn)程崩潰的那一刻也被系統(tǒng)回收了。雖然有coredump機(jī)制，但也只能是有限的彌補(bǔ)。共享內(nèi)存在進(jìn)程down之后還完整保存，這樣可以拿來(lái)分析程序的故障原因。同時(shí)，運(yùn)行的寶貴數(shù)據(jù)沒(méi)有丟失，程序重啟之后還能繼續(xù)處理之前未完成的任務(wù)，這也是采用共享內(nèi)存的又一大好處。
總結(jié)之，進(jìn)程間的通信方式都是脫離于進(jìn)程本身存在的，是全系統(tǒng)都可見(jiàn)的。這樣一來(lái)，進(jìn)程的單點(diǎn)故障并不會(huì)損毀數(shù)據(jù)，當(dāng)然這不一定全是優(yōu)點(diǎn)。比如，進(jìn)程崩潰前對(duì)信號(hào)量加鎖，崩潰后重啟，然后再次進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)直接進(jìn)行加鎖，可能造成死鎖，程序再也無(wú)法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。再比如，共享內(nèi)存是全系統(tǒng)可見(jiàn)的，如果你的進(jìn)程資源被他人誤讀誤寫，后果肯定也是你不想要的。所以，各有利弊，關(guān)鍵在于程序設(shè)計(jì)時(shí)如何考量，技術(shù)上如何規(guī)避。這說(shuō)起來(lái)又是編程技巧和經(jīng)驗(yàn)的事情了。
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7).個(gè)體間輩分關(guān)系的迥異
進(jìn)程的備份關(guān)系森嚴(yán)，在父進(jìn)程沒(méi)有結(jié)束前，所有的子進(jìn)程都尊從父子關(guān)系，也就是說(shuō)A創(chuàng)建了B，則A與B是父子關(guān)系，B又創(chuàng)建了C，則B與C也是父子關(guān)系，A與C構(gòu)成爺孫關(guān)系，也就是說(shuō)C是A的孫子進(jìn)程。在系統(tǒng)上使用pstree命令打印進(jìn)程樹(shù)，可以清晰看到備份關(guān)系。
多線程間的關(guān)系沒(méi)有那么嚴(yán)格，不管是父線程還是子線程創(chuàng)建了新的線程，都是共享父線程的資源，所以，都可以說(shuō)是父線程的子線程，也就是只存在一個(gè)父線程，其余線程都是父線程的子線程。
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8).進(jìn)程池與線程池的技術(shù)實(shí)現(xiàn)差別
我們都知道，進(jìn)程和線程的創(chuàng)建時(shí)需要時(shí)間的，并且系統(tǒng)所能承受的進(jìn)程和線程數(shù)也是有上限的，這樣一來(lái)，如果業(yè)務(wù)在運(yùn)行中需要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建子進(jìn)程或線程時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法承受不能立即創(chuàng)建的話，必然影響業(yè)務(wù)。綜上，聰明的程序員發(fā)明了一種新方法——池。
在程序啟動(dòng)時(shí)，就預(yù)先創(chuàng)建一些子進(jìn)程或線程，這樣在需要用時(shí)直接使喚。這就是老人口中的“多生孩子多種樹(shù)”。程序才開(kāi)始運(yùn)行，沒(méi)有那么多的服務(wù)請(qǐng)求，必然大量的進(jìn)程或線程空閑，這時(shí)候一般讓他們“冬眠”，這樣不耗資源，要不然一大堆孩子的口食也是個(gè)負(fù)擔(dān)啊。對(duì)于進(jìn)程和線程而言，方式是不一樣的。另外，當(dāng)你有了任務(wù)，要分配給那些孩子的時(shí)候，手段也不一樣。下面就分別來(lái)解說(shuō)。
進(jìn)程池
首先創(chuàng)建了一批進(jìn)程，就得管理，也就是你得分開(kāi)保存進(jìn)程ID，可以用數(shù)組，也可用鏈表。建議用數(shù)組，這樣可以實(shí)現(xiàn)常數(shù)內(nèi)找到某個(gè)線程，而且既然做了進(jìn)程池，就預(yù)先估計(jì)好了生產(chǎn)多少進(jìn)程合適，一般也不會(huì)再動(dòng)態(tài)延展。就算要?jiǎng)討B(tài)延展，也能預(yù)估范圍，提前做一個(gè)足夠大的數(shù)組。不為別的，就是為了快速響應(yīng)。本來(lái)錯(cuò)進(jìn)程池的目的也是為了效率。
接下來(lái)就要讓閑置進(jìn)程冬眠了，可以讓他們pause()掛起，也可用信號(hào)量掛起，還可以用IPC阻塞，方法很多，分析各自優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況采用就是了。
然后是分配任務(wù)了，當(dāng)你有任務(wù)的時(shí)候就要讓他干活了。喚醒了進(jìn)程，讓它從哪兒開(kāi)始干呢？肯定得用到進(jìn)程間通信了，比如信號(hào)喚醒它，然后讓它在預(yù)先指定的地方去讀取任務(wù)，可以用函數(shù)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)，要讓它干什么，就在約定的地方設(shè)置代碼段指針。這也只是告訴了它怎么干，還沒(méi)說(shuō)干什么(數(shù)據(jù)條件)，再通過(guò)共享內(nèi)存把要處理的數(shù)據(jù)設(shè)置好，這也子進(jìn)程就知道怎么做了。干完之后再來(lái)一次進(jìn)程間通信然后自己繼續(xù)冬眠，父進(jìn)程就知道孩子干完了，收割成果。
最后結(jié)束時(shí)回收子進(jìn)程，向各進(jìn)程發(fā)送信號(hào)喚醒，改變激活狀態(tài)讓其主動(dòng)結(jié)束，然后逐個(gè)wait()就可以了。
線程池
線程池的思想與上述類似，只是它更為輕量級(jí)，所以調(diào)度起來(lái)不用等待額外的資源。
要讓線程阻塞，用條件變量就是了，需要干活的時(shí)候父線程改變條件，子線程就被激活。
線程間通信方式就不用贅述了，不用繁瑣的通信就能達(dá)成，比起進(jìn)程間效率要高一些。
線程干完之后自己再改變條件，這樣父線程也就知道該收割成果了。
整個(gè)程序結(jié)束時(shí)，逐個(gè)改變條件并改變激活狀態(tài)讓子線程結(jié)束，最后逐個(gè)回收即可。
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