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1.0-併發程式設計-程序和執行緒簡介

程序
程序是資源(CPU、記憶體等)分配的基本單位,它是程式執行時的一個例項。程式執行時系統就會建立一個程序,併為它分配資源,然後把該程序放入程序就緒佇列,程序排程器選中它的時候就會為它分配CPU時間,程式開始真正執行。

執行緒
執行緒是程式執行時的最小單位,它是程序的一個執行流,是CPU排程和分派的基本單位,一個程序可以由很多個執行緒組成,執行緒間共享程序的所有資源,每個執行緒有自己的堆疊和區域性變數。執行緒由CPU獨立排程執行,在多CPU環境下就允許多個執行緒同時執行。同樣多執行緒也可以實現併發操作,每個請求分配一個執行緒來處理。

 執行緒和程序各自有什麼區別和優劣呢?
程序是資源分配的最小單位,執行緒是程式執行的最小單位。

程序有自己的獨立地址空間,每啟動一個程序,系統就會為它分配地址空間,建立資料表來維護程式碼段、堆疊段和資料段,這種操作非常昂貴。而執行緒是共享程序中的資料的,使用相同的地址空間,因此CPU切換一個執行緒的花費遠比程序要小很多,同時建立一個執行緒的開銷也比程序要小很多。

執行緒之間的通訊更方便,同一程序下的執行緒共享全域性變數、靜態變數等資料,而程序之間的通訊需要以通訊的方式(IPC)進行。不過如何處理好同步與互斥是編寫多執行緒程式的難點。

但是多程序程式更健壯,多執行緒程式只要有一個執行緒死掉,整個程序也死掉了,而一個程序死掉並不會對另外一個程序造成影響,因為程序有自己獨立的地址空間。

程序間通訊的方式——訊號、管道、訊息佇列、共享記憶體
1. 管道pipe:管道是一種半雙工的通訊方式,資料只能單向流動,而且只能在具有親緣關係的程序間使用。程序的親緣關係通常是指父子程序關係。
2. 命名管道FIFO:有名管道也是半雙工的通訊方式,但是它允許無親緣關係程序間的通訊。
4. 訊息佇列MessageQueue:訊息佇列是由訊息的連結串列,存放在核心中並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。
5. 共享儲存SharedMemory:共享記憶體就是對映一段能被其他程序所訪問的記憶體,這段共享記憶體由一個程序建立,但多個程序都可以訪問。共享記憶體是最快的 IPC 方式,它是針對其他程序間通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制,如訊號兩,配合使用,來實現程序間的同步和通訊。
6. 訊號量Semaphore:訊號量是一個計數器,可以用來控制多個程序對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制,防止某程序正在訪問共享資源時,其他程序也訪問該資源。因此,主要作為程序間以及同一程序內不同執行緒之間的同步手段。
7. 套接字Socket:套解口也是一種程序間通訊機制,與其他通訊機制不同的是,它可用於不同及其間的程序通訊。
8. 訊號 ( sinal ) : 訊號是一種比較複雜的通訊方式,用於通知接收程序某個事件已經發生。