进程和线程、并发和并行、同步和异步

操作系统有三大特性:

1.并发  2.共享  3.异步

1.谈到并发,就不得不提串行和并行了。这三点容易混淆。

如下图所示,

串行:一个时间段内,执行一个任务的同时不能执行其他任务,只能等到第一个任务完成后才能进行第二个。

并行:一个时间段内有多个任务,可以同时运行两个或多个任务。

并发:一个时间段中有几个任务都处于已启动运行到运行完毕之间,且这几个任务都是在同一个处理机上运行,但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。

他们之间的区别:

你吃饭吃到一半,电话来了,你一直到吃完了以后才去接,这就说明你不支持并发也不支持并行。

你吃饭吃到一半,电话来了,你停了下来接了电话,接完后继续吃饭,这说明你支持并发。

你吃饭吃到一半,电话来了,你一边打电话一边吃饭,这说明你支持并行。

并发的关键是你有处理多个任务的能力,不一定要同时。

并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。

所以它们最关键的点就是:是否是『同时』。



2.其次是共享:系统中的资源可供多个并发的进程共同使用。

两种共享方式:互斥共享方式和同时访问方式。

3.同步和异步

同步:所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。

异步:异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。

这里提一下阻塞和非阻塞的概念:

阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上他是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。

非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

知乎上大牛的解释:(怎样理解阻塞非阻塞与同步异步的区别? - 严肃的回答 - 知乎https://www.zhihu.com/question/19732473/answer/20851256)


“阻塞”与"非阻塞"与"同步"与“异步"不能简单的从字面理解,提供一个从分布式系统角度的回答。
1.同步与异步
同步和异步关注的是消息通信机制(synchronous communication/ asynchronous communication)
所谓同步,就是在发出一个*调用*时,在没有得到结果之前,该*调用*就不返回。但是一旦调用返回,就得到返回值了。
换句话说,就是由*调用者*主动等待这个*调用*的结果。

而异步则是相反,*调用*在发出之后,这个调用就直接返回了,所以没有返回结果。换句话说,当一个异步过程调用发出后,调用者不会立刻得到结果。而是在*调用*发出后,*被调用者*通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。

典型的异步编程模型比如Node.js

举个通俗的例子:
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书,如果是同步通信机制,书店老板会说,你稍等,”我查一下",然后开始查啊查,等查好了(可能是5秒,也可能是一天)告诉你结果(返回结果)。
而异步通信机制,书店老板直接告诉你我查一下啊,查好了打电话给你,然后直接挂电话了(不返回结果)。然后查好了,他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。

2. 阻塞与非阻塞
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态.

阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程。

还是上面的例子,
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书,你如果是阻塞式调用,你会一直把自己“挂起”,直到得到这本书有没有的结果,如果是非阻塞式调用,你不管老板有没有告诉你,你自己先一边去玩了, 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。
在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。


先说一下进程和线程的概念:(此处参考:https://www.cnblogs.com/zhang-can/p/7215506.html)

进程:

计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。进程由程序,数据集,进程控制块三部分组成。程序用来描述进程哪些功能以及如何完成;数据集是程序执行过程中所使用的资源;进程控制块用来保存程序运行的状态。

我们电脑的应用程序,都是进程,假设我们用的电脑是单核的,cpu同时只能执行一个进程。当程序处于I/O阻塞的时候,cpu如果和程序一起等待,那就太浪费了,cpu会去执行其他的程序,此时就涉及到切换,切换前要保存上一个程序运行的状态,才能恢复,所以就需要有个东西来记录这个东西,就可以引出进程的概念了。


线程:

线程,有时被称为轻量级进程,是程序执行流的最小单元。线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程自己不拥有系统资源,只拥有一点儿在运行中必不可少的资源,但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行。


进程和线程的关系:

1.一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程

2.资源分配给进程,进程是程序的主体,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源

3.cpu分配给线程,即真正在cpu上运行的是线程

4.线程是最小的执行单元,进程是最小的资源管理单元

一个例子:开个QQ,开了一个进程;开了迅雷,开了一个进程。

在QQ的这个进程里,传输文字开一个线程、传输语音开了一个线程、弹出对话框又开了一个线程。所以一个进程管着多个线程。




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转载自blog.csdn.net/weixin_39003229/article/details/80681024