操作系统任务、进程、线程理解

多任务处理是指用户可以在同一时间内运行多个应用程序,每个正在执行的应用程序被称为一个任务。linux 就是一个支持多任务的操作系统(Windows也是多任务操作系统),比起单任务系统它的功能增强了许多。
多任务操作系统使用某种调度策略支持多个任务并发执行。事实上,(单核)处理器在某一时刻只能执行一个任务。每个任务创建时被分配时间片(几十到上百毫秒),任务执行(占用CPU)时,时间片递减。操作系统会在当前任务的时间片用完时调度执行其他任务。由于任务会频繁地切换执行,因此给用户多个任务同时运行的感觉。

1 程序

程序(program)只是一组指令的有序集合。
程序只是一组指令的有序集合,它本身没有任何运行的含义,它只是一个静态的实体。而进程则不同,它是程序在某个数据集上的执行。进程是一个动态的实体,它有自己的生命周期。反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。

2 任务

任务是一个逻辑概念,指由一个软件完成的活动,或者是为实现某个目的的一系列操作。通常一个任务是一个程序的一次运行,一个任务包含一个或多个完成独立功能的子任务,这个独立的子任务是进程或者是线程。例如,一个杀毒软件的一次运行是一个任务,目的是从各种病毒的侵害中保护计算机系统,这个任务包含多个独立功能的子任务(进程或线程):包括实时监控功能、定时查杀功能、防火墙功能以及用户交互功能等。任务、进程和线程之间的关系如下图所示:

3 进程

进程是指一个具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次动态执行过程,它是操作系统进行资源分配和调度的基本单元。一次任务的运行可以发激活多个进程,这些进程相互合作来完成该任务的一个最终目标。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。然后,把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它,为它分配CPU以及其它有关资源,该进程才真正运行。所以,进程是系统中的并发执行的单位。
进程主要特性:

  1. 并发性:指的是系统中多个进程可以同时并发执行,相互之间不受干扰。
  2. 动态性:指的是进程都有完整的生命周期,而且在进程的生命周期内,进程的状态是不断变化的,另外进程具有动态的地址空间(包括代码、数据和进程控制块等)。
  3. 交互性:指的是进程在执行过程中可能会与其他进程发生直接和间接的通信,如进程同步和进程互斥等,需要为此添加一定的进程处理机制。
  4. 独立性:指的是进程是一个相对完整的资源分配和调度的基本单位,各个进程的地址空间是相互独立的,只有采用某些特定的通信机制才能实现进程之间的通信。

进程和程序是有本质区别的:程序是一段静态的代码,是保存在非易失性存储器上的的指令和数据的有序集合,没有任何执行的概念;而进程是一个动态的概念,它是程序的一次执行过程,包括了动态创建、调度、执行和消亡的整个过程(这一系列都由操作系统的调度机制来完成!),它是程序执行和资源管理的最小单位。进程不但包括程序的指令和数据,而且包括程序计数器和处理器的所有寄存器以及存储临时数据的进程堆栈。从操作系统的角度看,进程是程序执行时相关资源的总称。当进程结束时,所有资源被操作系统自动回收。

Linux 系统中主要包括下面几种类型的进程。

  1. 交互式进程:这类进程经常与用户进行交互,需要等待用户的输入(键盘和鼠标操作等)。当接收到用户的输入之后,这类进程能够立刻响应。典型的交互式进程有shell 命令进程、文本编辑器和图形应用程序运行等。
  2. 批处理进程:这类进程不必与用户进行交互,因此通常在后台运行。因为这类进程通常不必很快地响应,因此往往不会优先调度。典型的批处理进程是编译器的编译操作、数据库搜索引擎等。
  3. 守护进程:这类进程一直在后台运行,和任何终端都不关联。通常系统启动时开始执行,系统关闭时才结束。很多系统进程(各种服务)都是以守护进程的形式存在。
    因为Linux 是一个多任务的操作系统,所以其他的进程必须等到操作系统将处理器使用权分配给自己之后才能运行。当正在运行的进程需要等待其他的系统资源时,Linux 内核将取得处理器的控制权,按照某种调度算法将处理器分配给某个正在等待执行的进程。

4 线程

进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段,这就造成了进程在进行切换时操作系统的开销比较大。为了提高效率,操作系统又引入了另一个概念——线程,也称为轻量级进程。
线程是进程上下文中执行的代码序列,又称为轻量级的进程。它是操作系统能够调度的最小单元。线程可以对进程的内存空间和资源进行访问,并与同一进程中的其他线程共享。因此,线程的上下文切换的开销比进程小得多。一个进程可以拥有多个线程,其中每个线程共享该进程所拥有的资源。要注意的是,由于线程共享了进程的资源和地址空间,因此,任何线程对系统资源的操作都会给其他线程带来影响。由此可知,多线程中的同步是非常重要的问题。

5 进程与线程的区别?

  1. 地址空间: 同一进程的所有线程共享本进程的地址空间,而不同的进程之间的地址空间是独立的。
  2. 资源拥有: 同一进程的所有线程共享本进程的资源,如内存,CPU,IO等。进程之间的资源是独立的,无法共享。
  3. 执行过程:每一个进程可以说就是一个可执行的应用程序,每一个独立的进程都有一个程序执行的入口,顺序执行序列。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由程序的多线程控制机制进行控制。
  4. 健壮性: 因为同一进程的所以线程共享此线程的资源,因此当一个线程发生崩溃时,此进程也会发生崩溃。 但是各个进程之间的资源是独立的,因此当一个进程崩溃时,不会影响其他进程。因此进程比线程健壮。

一个进程和一个线程最显著的区别是:线程有自己的全局数据。线程存在于进程中,因此一个进程的全局变量由所有的线程共享。由于线程共享同样的系统区域,操作系统分配给一个进程的资源对该进程的所有线程都是可用的,正如全局数据可供所有线程使用一样。

进程和线程的区别在于: 一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.


https://blog.csdn.net/jian111fei/article/details/78909097
https://blog.csdn.net/YEDITABA/article/details/54705815
https://blog.csdn.net/mybelief321/article/details/9046955
https://blog.csdn.net/xzp_12345/article/details/81127048
https://blog.csdn.net/sunayxin/article/details/75682094
版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_41536025/article/details/88837047