多进程与多线程性能比较
- 格式:docx
- 大小:22.88 KB
- 文档页数:4
进程与线程的区别进程的通信方式线程的通信方式进程与线程的区别进程的通信方式线程的通信方式2011-03-15 01:04进程与线程的区别:通俗的解释一个系统运行着很多进程,可以比喻为一条马路上有很多马车不同的进程可以理解为不同的马车而同一辆马车可以有很多匹马来拉--这些马就是线程假设道路的宽度恰好可以通过一辆马车道路可以认为是临界资源那么马车成为分配资源的最小单位(进程)而同一个马车被很多匹马驱动(线程)--即最小的运行单位每辆马车马匹数=1所以马匹数=1的时候进程和线程没有严格界限,只存在一个概念上的区分度马匹数1的时候才可以严格区分进程和线程专业的解释:简而言之,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.一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。
进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。
线程、进程的区别、优缺点进程的特点:每⼀个进程都有⾃⼰的独⽴的⼀块内存空间、⼀组资源系统。
其内部数据和状态都是完全独⽴的。
进程是操作系统进⾏资源分配的基本单位;线程是操作系统进⾏调度的基本单位。
同⼀进程下的线程不仅共享进程资源和内存,每个线程还可有⼀个属于它⾃⼰的内存空间——线程栈。
以下4⾏是我能理解的范围:多线程的优点:线程间切换快,共享数据,多核cpu利⽤率多线程的缺点:多线程同步、加锁控制较负责;多进程的优点:独⽴多进程的缺点:调度开销⼤====结==束=============结==束============结==束===============================================可以参考的:多线程的优点:⽆需跨进程边界;程序逻辑和控制⽅式简单;所有线程可以直接共享内存和变量等;线程⽅式消耗的总资源⽐进程⽅式好;多线程缺点:每个线程与主程序共⽤地址空间,受限于2GB地址空间;线程之间的同步和加锁控制⽐较⿇烦;⼀个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性;到达⼀定的线程数程度后,即使再增加CPU也⽆法提⾼性能,例如Windows Server 2003,⼤约是1500个左右的线程数就快到极限了(线程堆栈设定为1M),如果设定线程堆栈为2M,还达不到1500个线程总数;线程能够提⾼的总性能有限,⽽且线程多了之后,线程本⾝的调度也是⼀个⿇烦事⼉,需要消耗较多的CPU多进程优点:每个进程互相独⽴,不影响主程序的稳定性,⼦进程崩溃没关系;通过增加CPU,就可以容易扩充性能;可以尽量减少线程加锁/解锁的影响,极⼤提⾼性能,就算是线程运⾏的模块算法效率低也没关系;每个⼦进程都有2GB地址空间和相关资源,总体能够达到的性能上限⾮常⼤多进程缺点:逻辑控制复杂,需要和主程序交互;需要跨进程边界,如果有⼤数据量传送,就不太好,适合⼩数据量传送、密集运算多进程调度开销⽐较⼤;如果多个线程要同时访问某个资源,怎么处理(java)?多线程的性能⼀定就由于单线程呢?不⼀定,要看具体的任务以及计算机的配置。
多线程和多进程的区别(C++)很想写点关于多进程和多线程的东西,我确实很爱他们。
但是每每想动⼿写点关于他们的东西,却总是求全⼼理作祟,始终动不了⼿。
今天终于下了决⼼,写点东西,以后可以再修修补补也⽆妨。
⼀.为何需要多进程(或者多线程),为何需要并发?这个问题或许本⾝都不是个问题。
但是对于没有接触过多进程编程的朋友来说,他们确实⽆法感受到并发的魅⼒以及必要性。
我想,只要你不是整天都写那种int main()到底的代码的⼈,那么或多或少你会遇到代码响应不够⽤的情况,也应该有尝过并发编程的甜头。
就像⼀个快餐点的服务员,既要在前台接待客户点餐,⼜要接电话送外卖,没有分⾝术肯定会忙得你焦头烂额的。
幸运的是确实有这么⼀种技术,让你可以像孙悟空⼀样分⾝,灵魂出窍,乐哉乐哉地轻松应付⼀切状况,这就是多进程/线程技术。
并发技术,就是可以让你在同⼀时间同时执⾏多条任务的技术。
你的代码将不仅仅是从上到下,从左到右这样规规矩矩的⼀条线执⾏。
你可以⼀条线在main函数⾥跟你的客户交流,另⼀条线,你早就把你外卖送到了其他客户的⼿⾥。
所以,为何需要并发?因为我们需要更强⼤的功能,提供更多的服务,所以并发,必不可少。
⼆.多进程什么是进程。
最直观的就是⼀个个pid,官⽅的说法就:进程是程序在计算机上的⼀次执⾏活动。
说得简单点,下⾯这段代码执⾏的时候[cpp]1. int main()2.3. {4.5. printf(”pid is %d/n”,getpid() );6.7. return 0;8.9. }进⼊main函数,这就是⼀个进程,进程pid会打印出来,然后运⾏到return,该函数就退出,然后由于该函数是该进程的唯⼀的⼀次执⾏,所以return后,该进程也会退出。
看看多进程。
linux下创建⼦进程的调⽤是fork();[cpp]1. #include <unistd.h>2. #include <sys/types.h>3. #include <stdio.h>4.5.6.7. void print_exit()8. {9. printf("the exit pid:%d/n",getpid() );10. }11.12. main ()13. {14. pid_t pid;15. atexit( print_exit ); //注册该进程退出时的回调函数16. pid=fork();17. if (pid < 0)18. printf("error in fork!");19. else if (pid == 0)20. printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());21. else22. {23. printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());24. sleep(2);25. wait();26. }27.28. }i am the child process, my process id is 15806the exit pid:15806i am the parent process, my process id is 15805the exit pid:15805这是gcc测试下的运⾏结果。
多线程知识点总结归纳多线程知识点总结归纳如下:1. 线程和进程的区别- 进程是程序的一个执行实例,每个进程都有自己的独立内存空间、代码和数据,相互之间不会直接共享资源。
线程是在进程内部运行的一段代码,多个线程可以共享同一个进程的资源。
2. 多线程的优势- 提高程序的并发性和响应性,能够更有效地利用 CPU 资源。
- 使得程序能够更轻松地实现并发处理和多任务处理。
- 能够通过多线程实现一些复杂任务,如网络编程、图形界面等。
3. 多线程的基本概念- 线程调度:操作系统通过调度算法决定哪个线程应当运行,哪个线程应当阻塞或唤醒。
- 线程同步:多个线程访问共享数据时需要进行同步操作,以避免数据竞争和死锁等问题。
- 线程通信:多个线程之间需要进行通信,以进行资源共享或协作完成任务。
4. 多线程的创建和启动- 使用线程类:在 Java 中,可以通过继承 Thread 类或实现 Runnable 接口来创建线程。
- 线程生命周期:线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡等状态。
5. 线程的安全性- 多线程程序需要考虑线程安全性,以避免数据竞争和死锁等问题。
- 常用的线程安全性方法包括加锁、使用线程安全的数据结构和对象等。
6. 线程的调度- 多线程程序的运行顺序由操作系统的调度算法决定,而且在不同的操作系统上可能有不同的调度策略。
- 线程的调度策略包括抢占式调度和协作式调度等。
7. 线程的优先级- 线程的优先级决定了它在被调度时的优先级,可以通过设置线程的优先级来影响它的调度顺序。
8. 线程的阻塞和唤醒- 线程在执行过程中可能会因为某些原因而阻塞,需要等待一定的条件满足后才能被唤醒继续执行。
- 一些常见的线程阻塞和唤醒操作包括等待、通知、等待超时等。
9. 线程同步的方法- 使用锁机制:在多线程程序中通常使用锁来保护共享资源,以避免数据竞争和执行顺序问题。
- 使用同步代码块:通过 synchronized 关键字或 ReentrantLock 类等来创建同步代码块,保护共享资源的访问。
多线程与多进程的区别(1)多线程多进程的区别维度多进程多线程总结数据共享、同步数据是分开的:共享复杂,需要⽤IPC;同步简单多线程共享进程数据:共享简单;同步复杂各有优势内存、CPU占⽤内存多,切换复杂,CPU利⽤率低占⽤内存少,切换简单,CPU利⽤率⾼线程占优创建销毁、切换创建销毁、切换复杂,速度慢创建销毁、切换简单,速度快线程占优编程调试编程简单,调试简单编程复杂,调试复杂进程占优可靠性进程间不会相互影响⼀个线程挂掉将导致整个进程挂掉进程占优分布式适应于多核、多机分布;如果⼀台机器不够,扩展到多台机器⽐较简单适应于多核分布进程占优然后我们来看下线程和进程间的⽐较⼦进程继承⽗进程的属性:⼦线程继承主线程的属性:实际⽤户ID,实际组ID,有效⽤户ID,有效组ID;附加组ID;进程组ID;会话ID;控制终端;设置⽤户ID标志和设置组ID标志;当前⼯作⽬录;根⽬录;⽂件模式创建屏蔽字(umask);信号屏蔽和安排;针对任⼀打开⽂件描述符的在执⾏时关闭(close-on-exec)标志;环境;连接的共享存储段;存储映射;资源限制;进程中的所有信息对该进程的所有线程都是共享的;可执⾏的程序⽂本;程序的全局内存;堆内存;栈;⽂件描述符;信号的处理是进程中所有线程共享的(注意:如果信号的默认处理是终⽌该进程那么即是把信号传给某个线程也⼀样会将进程杀掉);⽗⼦进程之间的区别:⼦线程特有的:fork的返回值(=0⼦进程);进程ID不同;两个进程具有不同的⽗进程ID;⼦进程的tms_utime,tms_stime,tms_cutime以及tms_ustime均被设置为0;不继承⽗进程设置的⽂件锁;⼦进程的未处理闹钟被清除;⼦进程的未处理信号集设置为空集;线程ID;⼀组寄存器值;栈;调度优先级和策略;信号屏蔽字;errno变量;线程私有数据;1)需要频繁创建销毁的优先⽤线程。
实例:web服务器。
来⼀个建⽴⼀个线程,断了就销毁线程。
Python的多线程(threading)与多进程(multiprocessing)进程:程序的⼀次执⾏(程序载⼊内存,系统分配资源运⾏)。
每个进程有⾃⼰的内存空间,数据栈等,进程之间可以进⾏通讯,但是不能共享信息。
线程:所有的线程运⾏在同⼀个进程中,共享相同的运⾏环境。
每个独⽴的线程有⼀个程序⼊⼝,顺序执⾏序列和程序的出⼝。
线程的运⾏可以被强占,中断或者暂时被挂起(睡眠),让其他的线程运⾏。
⼀个进程中的各个线程共享同⼀⽚数据空间。
多线程import threadingdef thread_job():print "this is added thread,number is {}".format(threading.current_thread())def main():added_thread = threading.Thread(target = thread_job) #添加线程added_thread.start() #执⾏添加的线程print threading.active_count() #当前已被激活的线程的数⽬print threading.enumerate() #激活的是哪些线程print threading.current_thread() #正在运⾏的是哪些线程if __name__ == "__main__":main()this is added thread,number is <Thread(Thread-6, started 6244)>6[<HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 7588)>, <ParentPollerWindows(Thread-3, started daemon 3364)>, <Heartbeat(Thread-5, started daemon 3056)>, <_MainThread(MainThread, started 1528)>, <Thread(Thread-6, started <_MainThread(MainThread, started 1528)>#join 功能等到线程执⾏完之后再回到主线程中去import threadingimport timedef T1_job():print "T1 start\n"for i in range(10):time.sleep(0.1)print "T1 finish"def T2_job():print 'T2 start'print 'T2 finish'def main():thread1 = threading.Thread(target = T1_job) #添加线程thread2 = threading.Thread(target = T2_job)thread1.start() #执⾏添加的线程thread2.start()thread1.join()thread2.join()print 'all done\n'if __name__ == "__main__":main()T1 startT2 startT2 finishT1 finishall done#queue 多线程各个线程的运算的值放到⼀个队列中,到主线程的时候再拿出来,以此来代替#return的功能,因为在线程是不能返回⼀个值的import timeimport threadingfrom Queue import Queuedef job(l,q):q.put([i**2 for i in l])def multithreading(data):q = Queue()threads = []for i in xrange(4):t = threading.Thread(target = job,args = (data[i],q))t.start()threads.append(t)for thread in threads:thread.join()results = []for _ in range(4):results.append(q.get())print resultsif __name__ == "__main__":data = [[1,2,3],[4,5,6],[3,4,3],[5,5,5]]multithreading(data)[[1, 4, 9], [16, 25, 36], [9, 16, 9], [25, 25, 25]]#多线程的锁import threadingimport timedef T1_job():global A,locklock.acquire()for i in xrange(10):A += 1print 'T1_job',Alock.release()def T2_job():global A,locklock.acquire()for i in xrange(10):A += 10print 'T2_job',Aif __name__ == "__main__":lock = threading.Lock()A = 0 #全局变量thread1 = threading.Thread(target = T1_job) #添加线程thread2 = threading.Thread(target = T2_job)thread1.start() #执⾏添加的线程thread2.start()thread1.join()thread2.join() 全局解释器锁GIL(Global Interpreter Lock)GIL并不是Python的特性,他是CPython引⼊的概念,是⼀个全局排他锁。
线程、进程、多线程、多进程和多任务之间的区别与联系可能学习操作系统开发的读者都听说过这些专业名词,但又多少人理解了?首先,从定义开始,先看一下教科书上进程和线程定义:进程:资源分配的最小单位。
线程:程序执行的最小单位。
1进程进程是程序执行时的一个实例,即它是程序已经执行到课中程度的数据结构的汇集。
从内核的观点看,进程的目的就是担当分配系统资源(CPU时间、内存等)的基本单位。
举例说明进程:想象一位有一手好厨艺的计算机科学家正在为他的女儿烘制生日蛋糕,他有做生日蛋糕的食谱,厨房里有所需的原料:面粉、鸡蛋、糖、香草汁等。
在这个比喻中,做蛋糕的食谱就是程序(即用适当形式描述的算法)计算机科学家就是处理器(CPU),而做蛋糕的各种原料就是输入数据。
进程就是厨师阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。
现在假设计算机科学家的儿子哭着跑了进来,说他的头被一只蜜蜂蛰了。
计算机科学家就记录下他照着食谱做到哪儿了(保存进程的当前状态),然后拿出一本急救手册,按照其中的指示处理蛰伤。
这里,我们看到处理机制是从一个进程(做蛋糕)切换到另一个高优先级的进程(实施医疗救治),每个进程拥有各自的程序(食谱和急救手册)。
当蜜蜂蛰伤处理完之后,这位计算机科学家又回来做蛋糕,从他离开时的那一步继续做下去。
2线程线程是CPU调度的最小单位(程序执行流的最小单元),它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单元。
一条线程是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。
一个标准的线程有线程ID、当前指令指针(PC),寄存器集合和堆栈组成。
另外,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元,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他线程共享进程所拥有的全部资源。
一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行。
由于线程之间的相互制约,致使线程在运行中呈现处间断性。
Python中的多线程和多进程编程技术随着计算机系统硬件性能的提高,多核心处理器的出现和并行计算能力的加强,多线程和多进程编程技术越来越受到了关注。
在Python编程中,使用多线程和多进程技术可以有效地提高程序的运行效率和性能。
本文将介绍Python中的多线程和多进程编程技术,以及它们的优缺点和适用条件。
一、多线程编程技术在计算机系统中,线程是指进程中的一个单独的执行路径,可以共享进程的资源和数据,每个线程独立地执行任务。
在Python 中,可以使用threading模块来实现多线程编程。
下面是一个基本的多线程示例:```pythonimport threadingdef say_hello(name):print("Hello, %s!" %name)if __name__ == '__main__':t1 = threading.Thread(target=say_hello, args=('Alice',))t2 = threading.Thread(target=say_hello, args=('Bob',))t1.start()t2.start()t1.join()t2.join()```在上面的示例中,我们定义了一个名为say_hello的函数,该函数接收一个参数name,并在控制台打印出“Hello, name!”。
然后,我们使用threading.Thread类创建两个线程t1和t2,将say_hello 函数作为线程的目标函数,并将参数传递给args参数。
然后,我们通过调用t1和t2的start()方法启动这两个线程,并使用join()方法等待它们完成。
多线程编程技术的优点在于可以充分利用多核心处理器的并行计算能力,提高程序的运行效率和性能。
另外,多线程编程适用于一些CPU密集型的任务,例如图像处理、密码破解等。
多任务与多线程的区别1.多任务在计算中,多任务是⼀种多个任务(也称之为进程)共享处理资源(如CPU)的⽅法。
在多任务操作系统上,例如Windows XP,您可以同时运⾏多个应⽤程序。
多任务实质是指操作系统在每个计算任务间快速切换,以致于看上去不同的应⽤似乎在同时执⾏多项操作。
当CPU时钟频率稳步提⾼时,不仅应⽤程序的运⾏速率可以更快,⽽且操作系统在应⽤间的切换速率也更快。
这样就提供了更好的整体性能——⼀台计算机可以同时发⽣多项操作,每项应⽤可以更快速地运⾏。
2. 单核对于拥有单个CPU核的计算机,任意时刻只能运⾏⼀项任务,这也意味着CPU主动地执⾏该任务的指令。
多任务通过调度(Scheduling)哪⼀项任务在哪⼀时刻运⾏以及何时切换到另⼀项任务,解决了这⼀问题。
图1。
单核系统⽀持多任务操作系统。
⽂字处理、Email、r⽹页浏览器、防病毒软件、进程、操作系统、CPU核3. 多核当运⾏于多核系统时,多任务操作系统可以真正地并发执⾏多项任务。
针对不同的任务,多个计算引擎独⽴地⼯作。
例如,在⼀个双核系统,有四项应⽤,如⽂字处理、电⼦邮件、⽹页浏览和防病毒软件,每项应⽤可以同时访问⼀个独⽴的处理器核。
您可以在检查电⼦邮件的同时输⼊⼀封⽂档,真正实现多任务,从⽽改善应⽤的整体性能。
图2。
双核系统⽀持多任务操作系统,如Windows XP,以真正地同时执⾏两项任务。
⽂字处理、Email电⼦邮件、⽹页浏览器、防病毒软件、进程、操作系统、CPU核操作系统通过在独⽴的CPU核之间划分不同的应⽤或进程,从⽽更有效地执⾏多项应⽤。
该计算机可以将⼯作任务分摊化——每个核在管理和切换原先⼀半数量的应⽤任务,并提供更好的整体吞吐量与性能。
实际上,这些应⽤任务是并⾏地执⾏的。
4. 多线程多线程将多任务的思想拓展到应⽤,因此,您可以将单个应⽤中的特定步骤进⼀步分解成⼀个个线程,每个线程可以并⾏运⾏。
操作系统不仅在不同的应⽤任务间分配处理时间,⽽且在⼀项应⽤的每个线程间分配处理时间。
python多进程总结概述由于python中全局解释器锁(GIL)的存在,所以python多线程并不能有效利⽤CPU多核的性能(相当于单核并发)实现多线程多核并⾏,所以在对CPU密集型的程序时处理效率较低,反⽽对IO密集型的才有效率的⼤幅度提⾼。
如果想要充分地使⽤多核CPU的资源,需要使⽤多进程,python中提供multiprocessing实现。
CPU密集型:主要特点是需要进⾏⼤量的计算,消耗CPU资源,⽐如计算圆周率、对视频进⾏⾼清解码等等,全靠CPU的运算能⼒。
这种计算密集型任务虽然也可以⽤多任务完成,但是任务越多,花在任务切换的时间就越多,CPU执⾏任务的效率就越低,所以,要最⾼效地利⽤CPU,计算密集型任务同时进⾏的数量应当等于CPU的核⼼数。
IO密集型:主要涉及到⽹络、磁盘IO的任务都是IO密集型任务,这类任务的特点是CPU消耗很少,任务的⼤部分时间都在等待IO操作完成(因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度)。
对于IO密集型任务,任务越多,CPU效率越⾼,但也有⼀个限度。
常见的⼤部分任务都是IO密集型任务,⽐如Web应⽤。
所以python在多线程处理CPU密集型程序时可以选择多进程实现,有效的利⽤多核提升效率;⽽IO密集型的由于99%的时间都花在IO上,花在CPU上的时间很少,所以多线程也能提⾼很⼤效率Process对象multiprocessing.Process类类似于threading.Thread,涉及参数以及属性⽅法如下multiprocessing.Process(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None)参数group 应该始终是 None,它仅⽤于兼容 threading.Threadtarget 是由 run() ⽅法调⽤的可调⽤对象,它默认为 None ,意味着什么都没有被调⽤name 是进程名称args 是⽬标调⽤的参数元组kwargs 是⽬标调⽤的关键字参数字典daemon 表是否为守护进程,为 True 或 False⽅法run() 表⽰进程活动的⽅法。
进程与线程的定义、关系及区别进程与线程的定义、关系及区别⼀、进程的定义进程:指在系统中能独⽴运⾏并作为资源分配的基本单位,它是由⼀组机器指令、数据和堆栈等组成的,是⼀个能独⽴运⾏的活动实体。
进程⼀般有三个状态:就绪状态、执⾏状态和等待状态【或称阻塞状态】;进程只能由⽗进程建⽴,系统中所有的进程形成⼀种进程树的层次体系;挂起命令可由进程⾃⼰和其他进程发出,但是解除挂起命令只能由其他进程发出。
进程控制块(PCB):PCB不但可以记录进程的属性信息,以便对进程进⾏控制和管理,⽽且PCB标志着进程的存在,操作系统根据系统中是否有该进程的进程控制块PCB⽽知道该进程存在与否。
系统建⽴进程的同时就建⽴该进程的PCB,在撤销⼀个进程时,也就撤销其PCB,故进程的PCB对进程来说是它存在的具体的物理标志和体现。
⼀般PCB包括以下三类信息:进程标识信息;处理器状态信息;进程控制信息。
由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成了进程实体(⼜称进程印像),⼀般,我们把进程实体就简称为进程。
进程的特征:1.动态性:进程的实质是程序的⼀次执⾏过程,进程是动态产⽣,动态消亡的。
2.并发性:任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏。
3.独⽴性:进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位。
4.异步性:由于进程间的相互制约,使进程具有执⾏的间断性,即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进。
⼆、线程的定义线程:线程是进程中的⼀个实体,作为系统调度和分派的基本单位。
线程的性质:1.线程是进程内的⼀个相对独⽴的可执⾏的单元。
若把进程称为任务的话,那么线程则是应⽤中的⼀个⼦任务的执⾏。
2.由于线程是被调度的基本单元,⽽进程不是调度单元。
所以,每个进程在创建时,⾄少需要同时为该进程创建⼀个线程。
即进程中⾄少要有⼀个或⼀个以上的线程,否则该进程⽆法被调度执⾏。
3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。
同⼀进程内的多个线程共享该进程的资源,但线程并不拥有资源,只是使⽤他们。
进程和线程的区别进程:指在系统中正在运⾏的⼀个应⽤程序;程序⼀旦运⾏就是进程;或者更专业化来说:进程是指程序执⾏时的⼀个实例,即它是程序已经执⾏到课中程度的数据结构的汇集。
从内核的观点看,进程的⽬的就是担当分配系统资源(CPU时间、内存等)的基本单位。
线程:系统分配处理器时间资源的基本单元,或者说进程之内独⽴执⾏的⼀个单元执⾏流。
进程——资源分配的最⼩单位,线程——程序执⾏的最⼩单位。
线程进程的区别体现在4个⽅⾯:1、因为进程拥有独⽴的堆栈空间和数据段,所以每当启动⼀个新的进程必须分配给它独⽴的地址空间,建⽴众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这对于多进程来说⼗分“奢侈”,系统开销⽐较⼤,⽽线程不⼀样,线程拥有独⽴的堆栈空间,但是共享数据段,它们彼此之间使⽤相同的地址空间,共享⼤部分数据,⽐进程更节俭,开销⽐较⼩,切换速度也⽐进程快,效率⾼,但是正由于进程之间独⽴的特点,使得进程安全性⽐较⾼,也因为进程有独⽴的地址空间,⼀个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产⽣影响,⽽线程只是⼀个进程中的不同执⾏路径。
⼀个线程死掉就等于整个进程死掉。
2、体现在通信机制上⾯,正因为进程之间互不⼲扰,相互独⽴,进程的通信机制相对很复杂,譬如管道,信号,消息队列,共享内存,套接字等通信机制,⽽线程由于共享数据段所以通信机制很⽅便。
3、体现在CPU系统上⾯,线程使得CPU系统更加有效,因为操作系统会保证当线程数不⼤于CPU数⽬时,不同的线程运⾏于不同的CPU 上。
4、体现在程序结构上,举⼀个简明易懂的列⼦:当我们使⽤进程的时候,我们不⾃主的使⽤if else嵌套来判断pid,使得程序结构繁琐,但是当我们使⽤线程的时候,基本上可以甩掉它,当然程序内部执⾏功能单元需要使⽤的时候还是要使⽤,所以线程对程序结构的改善有很⼤帮助。
什么情况下使⽤进程个线程:1、需要频繁创建销毁的优先使⽤线程;因为对进程来说创建和销毁⼀个进程代价是很⼤的2、线程的切换速度快,所以在需要⼤量计算,切换频繁时⽤线程,还有耗时的操作使⽤线程可提⾼应⽤程序的响应3、因为对CPU系统的效率使⽤上线程更占优,所以可能要发展到多机分布的⽤进程,多核分布⽤线程4、并⾏操作时使⽤线程,如C/S架构的服务器端并发线程响应⽤户的请求5、需要更稳定安全时,适合选择进程;需要速度时,选择线程更好因为我的项⽬中需要对数据段的数据共享,可以被多个程序所修改,所以使⽤线程来完成此操作,⽆需加⼊复杂的通信机制,使⽤进程需要添加复杂的通信机制实现数据段的共享,增加了我的代码的繁琐,⽽且使⽤线程开销⼩,项⽬运⾏的速度快,效率⾼。
python 多进程、多线程、多协程应用场景实例详解Python 提供了多进程、多线程和多协程等并发编程的方式,每种方式都适用于不同的应用场景。
以下是各种并发方式的应用场景实例详解:1. 多进程(Multiprocessing):多进程适用于那些需要充分利用多核CPU 的计算密集型任务,每个进程都有独立的内存空间,可以并行执行不同的任务。
示例场景:-图像处理:对大量图像进行处理、滤镜操作等。
-数值计算:进行复杂的科学计算,如模拟、数据分析等。
-并行爬虫:同时爬取多个网页的数据。
2. 多线程(Multithreading):多线程适用于那些需要同时处理多个I/O 密集型任务的场景,能够在同一进程内共享内存,适合于I/O 操作频繁的任务。
示例场景:-网络通信:处理多个客户端的网络连接请求。
-文件操作:同时读写多个文件,如日志文件、配置文件等。
-数据库操作:与数据库的交互,同时进行查询、更新等操作。
3. 多协程(Asyncio):多协程适用于I/O 密集型任务,利用事件循环实现非阻塞的异步操作,能够高效地处理大量并发任务。
示例场景:-异步网络通信:处理大量并发的网络请求和响应。
-异步爬虫:同时请求多个网页的数据,提高爬取效率。
-实时数据处理:实时处理流式数据,如聊天消息、传感器数据等。
需要注意的是,选择并发方式时应根据具体任务的性质、资源情况以及性能要求来判断。
例如,计算密集型任务适合多进程,I/O 密集型任务适合多线程或多协程。
同时,由于多线程和多协程存在全局解释器锁(GIL)的限制,它们可能对CPU 密集型任务的性能提升有限。
总之,不同的并发方式适用于不同的场景,合理选择并发方式能够提高程序的效率和性能。
Linux学习知识点--进程和线程有什么区别进程和线程的区别学习Linu某来说并不是一件简单的事情,之前作为一个非常的网管大神,遇到Linu某的时候还是表示胡一脸的蒙蔽,真正系统学习了之后才知道这个非常乏味却又充满未知的领域是多么的吸引我的注意。
线程是进程的一个执行流,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。
一个进程由几个线程组成(拥有很多相对独立的执行流的用户程序共享应用程序的大部分数据结构),线程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。
"进程——资源分配的最小单位,线程——程序执行的最小单位"进程从内核的观点看,进程的目的就是担当分配系统资源(CPU时间、内存等)的基本单位。
是程序执行时的一个实例,即它是程序已经执行到课中程度的数据结构的汇集。
进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。
线程有自己的堆栈和局部变量,但线程没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。
但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。
总的来说就是:进程有独立的地址空间,线程没有单独的地址空间(同一进程内的线程共享进程的地址空间)。
(下面的内容摘自Linu某下的多线程编程)使用多线程的理由之一是和进程相比,它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。
我们知道,在Linu某系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种"昂贵"的多任务工作方式。
而运行于一个进程中的多个线程,它们彼此之间使用相同的地址空间,共享大部分数据,启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间,而且,线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。
进程和线程的区别和联系
联系:1、线程是进程的最⼩执⾏和分配单元,不能独⽴运动,必须依赖于进程,这也就可以说众多的线程组成了进程
2、同⼀个进程中的线程是共享内存资源的,⽐如全局变量,每⼀个线程都可以改变其共同进程中的全局变量的数据
区别:1、进程是程序在系统上进⾏顺序执⾏的动态活动。
程序加载到内存,系统为其分配内存空间⽽执⾏,⽽这种执⾏的程序称之为进程(程序是指令的集合,是程序运⾏的静态描述⽂本)
2、进程是操作系统进⾏分配(⽐如内存)的最基本单位,线程是cpu能够进⾏调度和分派的最基本单位
3、进程下管理的最底层单位是线程,在等级上,进程明显⼤于线程
4、⼀个程序可以有多个进程,⼀个进程可以有多个线程(⼀个进程⾥⾄少有⼀个线程),进程是拥有其独⽴的内存单元地址空间,⽽线程共享进程中的资源,所以极⼤的提⾼了程序的运⾏效率
5、线程基本不拥有系统资源,它与其他线程共享同⼀进程所拥有的共同资源。
由于线程⽐进程⼩,且基本不拥有系统资源,因此对其调度的开销会很⼩,从⽽极⼤的提⾼了对系统资源的利⽤率
6、当服务器需要响应多个⽤户请求时,如果创建多个进程,由于进程与进程之间是相互独⽴的,会过多的占⽤内存空间,降低服务器的响应速度,但线程是共享同⼀进程中的资源的,使⽤线程会提⾼系统的并发型。
python 多进程、多线程、多协程应用场景实例详解(实用版)目录1.Python 多进程、多线程、多协程的概念及区别2.多进程的应用场景实例3.多线程的应用场景实例4.多协程的应用场景实例5.总结正文Python 是一款功能强大的编程语言,其中多进程、多线程和多协程是实现并发编程的重要方式。
它们各自有着不同的应用场景和优缺点,下面我们将通过实例来详细了解它们的使用场景。
一、Python 多进程、多线程、多协程的概念及区别多进程是指在一个程序中同时运行多个进程,每个进程都有自己的独立内存空间和系统资源,它们之间通过进程间通信来交换数据。
多进程适用于 CPU 密集型任务,可以利用多核 CPU 提高程序的执行效率。
多线程是指在一个进程中同时运行多个线程,每个线程共享进程的内存空间和系统资源,它们之间通过共享内存来交换数据。
多线程可以提高程序的执行效率,特别是对于 I/O 密集型任务。
多协程是一种轻量级的并发编程方式,它既不需要切换 CPU,也不需要切换内存,可以在一个线程内部实现多个任务的并发执行。
多协程适用于处理大量 I/O 密集型任务。
二、多进程的应用场景实例假设我们有一个 CPU 密集型任务,需要对大量数据进行计算,我们可以使用多进程来实现并发处理。
例如,我们可以将任务分解为多个子任务,每个子任务由一个进程来完成,这样多个进程可以同时运行,大大提高计算效率。
三、多线程的应用场景实例假设我们有一个I/O密集型任务,需要对大量数据进行读写操作,我们可以使用多线程来实现并发处理。
例如,我们可以使用多个线程同时进行读写操作,这样多个线程可以同时运行,大大提高I/O操作的效率。
四、多协程的应用场景实例假设我们有一个大量I/O密集型任务,需要对大量数据进行异步读写操作,我们可以使用多协程来实现并发处理。
例如,我们可以使用多个协程同时进行异步读写操作,这样多个协程可以同时在一个线程内部执行,大大提高程序的执行效率。
进程、线程、协程之概念理解+线程和进程各⾃有什么区别和优劣⼀、概念⾸先,根据图了解⼀下串⾏,并⾏和并发的基本概念: 1、进程 资源分配的基本单位进程(Process)是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。
在早期⾯向进程设计的计算机结构中,进程是程序的基本执⾏实体;在当代⾯向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。
程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。
Linux系统函数fork()可在⽗进程中创建⼀个⼦进程,在⽗进程接到新请求时,复制出⼀个⼦进程来处理,即⽗进程监控请求,⼦进程处理,实现并发处理。
注意:必须是Linux系统,windows不能⽤fork。
组成进程是⼀个实体。
每⼀个进程都有它⾃⼰的地址空间,⼀般情况下,包括⽂本区域(text region)、数据区域(data region)和堆栈(stack region)。
⽂本区域存储处理器执⾏的代码;数据区域存储变量和进程执⾏期间使⽤的动态分配的内存;堆栈区域存储着活动过程调⽤的指令和本地变量。
特征动态性:进程的实质是程序在多道程序系统中的⼀次执⾏过程,进程是动态产⽣,动态消亡的。
并发性:任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏独⽴性:进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位;异步性:由于进程间的相互制约,使进程具有执⾏的间断性,即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进结构特征:进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
多个不同的进程可以包含相同的程序:⼀个程序在不同的数据集⾥就构成不同的进程,能得到不同的结果;但是执⾏过程中,程序不能发⽣改变。
进程的⼏种状态(1)run(运⾏状态):正在运⾏的进程或在等待队列中等待的进程,等待的进程只要以得到cpu就可以运⾏(2)Sleep(可中断休眠状态):相当于阻塞或在等待的状态(3)D(不可中断休眠状态):在磁盘上的进程(4)T(停⽌状态):这中状态⽆法直观的看见,因为是进程停⽌后就释放了资源,所以不会留在linux中(5)Z(僵⼫状态):⼦进程先与⽗进程结束,但⽗进程没有调⽤wait或waitpid来回收⼦进程的资源,所以⼦进程就成了僵⼫进程,如果⽗进程结束后任然没有回收⼦进程的资源,那么1号进程将回收 2、线程 CPU调度和分配的基本单位,程序执⾏的最⼩单位。
进程、线程简介及多线程的优缺点先介绍下进程、线程、多线程,再总结下多线程的优缺点:⼀、进程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,也就是应⽤程序的执⾏实例,进程是系统进⾏资源分配和调度的⼀个独⽴单位。
每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成,进程在运⾏过程中创建的资源随着进程的终⽌⽽被销毁,所使⽤的系统资源在进程终⽌时被释放或关闭。
⼆、线程线程是程序中的⼀个执⾏流,⼀个进程中可以包含多个线程,每个线程都有⾃⼰的专有寄存器(栈指针、程序计数器等),但代码区是共享的,即不同的线程可以执⾏同样的函数。
三、多线程多线程是指程序中包含多个执⾏流,即在⼀个程序(进程)中可以同时运⾏多个不同的线程来执⾏不同的任务,也就是说允许单个程序(进程)创建多个并⾏执⾏的线程来完成各⾃的任务。
在单核处理器的电脑中,线程协调程序在完成⼀个时间⽚之后迅速地在活动的线程之间进⾏切换执⾏。
⽐如⼀个程序执⾏期间,你可以进⾏多个操作,其实就是线程间在飞快的切换,这叫做并发。
在多核电脑中,多线程被实现成混合时间⽚和真实的并⾏,即不同的线程在不同的CPU上执⾏。
1、多线程的优点 多线程处理可以同时运⾏多个线程。
由于多线程应⽤程序将程序划分成多个独⽴的任务,因此可以在以下⽅⾯显著提⾼性能多线程技术使程序的响应速度更快 ,因为⽤户界⾯可以在进⾏其它⼯作的同时⼀直处于活动状态;当前没有进⾏处理的任务时可以将处理器时间让给其它任务;占⽤⼤量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其它任务;可以随时停⽌任务;可以分别设置各个任务的优先级以优化性能2、多线程的缺点线程也是程序,所以线程需要占⽤内存,线程越多占⽤内存也越多;多线程需要协调和管理,所以需要CPU时间跟踪线程;线程之间对共享资源的访问会相互影响,必须解决竞⽤共享资源的问题;线程太多会导致控制太复杂,最终可能造成很多Bug;3、什么时候使⽤多线程耗时或⼤量占⽤处理器的任务阻塞⽤户界⾯操作; 多线程程序⼀般被⽤来在后台执⾏耗时的任务。
1.多进程与多线程并发速度的实验对比
在多进程与多线程并发运行速度的问题上,一般认为线程的创建销毁速度快,进程的创建销毁速度慢,多线程的速度要优于多进程。
为了得到明确结果,在192.168.1.141的主机上使用了thread.c和fork.c两个程序进行测试。
(测试程序基于论文《Linux系统下多线程与多进程性能分析》作者“周丽焦程波兰巨龙”)
fork.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#define P_NUMBER 127
#define COUNT 50
#define P_NUMBER 127 /* 并发进程数量*/
#define COUNT 50 /* 每进程打印字符串次数*/
char *s = "hello linux\0";
int main(void)
{
int i = 0, j = 0;
logFile = fopen(TEST_LOGFILE, "a+");
for (i = 0;i < P_NUMBER; i ++){
if (fork() == 0){
for (j = 0;j < COUNT; j ++){
printf("[%d]%s\n", j, s);
fprintf(logFile, "[%d]%s\n", j, s);
}
exit(0);
}
}
for (i = 0;i < P_NUMBER; i ++){
wait(0);
}
}
thread.c
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define P_NUMBER 127 /* 并发线程数量*/
#define COUNT 50 /* 每线程打印字符串次数*/
#define Test_Log "logFile.log"
FILE *logFile = NULL;
char *s = "hello linux\0";
print_hello_linux() /* 线程执行的函数*/
{
int i = 0;
for(i = 0; i < COUNT; i ++)
{
printf("[%d]%s\n", i, s); /* 向控制台输出*/
fprintf(logFile, "[%d]%s\n", i, s); /* 向日志文件输出*/
}
pthread_exit(0); /* 线程结束*/
}
int main()
{
int i = 0;
pthread_t pid[P_NUMBER]; /* 线程数组*/
logFile = fopen(Test_Log, "a+"); /* 打开日志文件*/
for (i = 0; i < P_NUMBER; i ++)
pthread_create(&pid[i], NULL, (void *)print_hello_linux, NULL); /* 创建>
线程*/
for (i = 0; i < P_NUMBER; i ++)
pthread_join(pid[i], NULL); /* 回收线程*/
printf("over\n");
return 0;
}
在测试过程中,通过改变P_NUMBER和COUNT两个宏定义值,调整程序的执行。
测试结果如下表所示。
(实验数据均为经过5次运行得到的平均数据)
从实验结果中可以看出,在数据量较小且不进行数据共享时,多进程程序和多线程程序在并发处理上速度并没有明显的差别。
当数据量变大时,多进程有变慢的趋势。
在系统中,会有进程数量和线程数量限制,进程数量可通过“ulimit -a”命令查询,192.168.1.141上的默认进程数限制为1024个。
线程数量主要受虚拟内存和栈内存大小限制,192.168.1.141上默认线程数限制为1019个。
进程最大数量和线程最大数量均可修改。
2.多进程与多线程的性能对比
在不同的性能指标上,多进程与多线程有不同的优缺点,主要对比如下表所示。
3.结论
根据上一节的性能对比,可以得到以下结论。
i.需要频繁的创建与销毁,优先使用线程。
比如说在web应用中,需要频
繁的创建与销毁连接,这时使用多线程为佳。
ii.后台需要大量的计算,优先使用线程。
一般需要保证用户界面响应速度的系统都需要使用多线程,将后台运算和用户界面分成两个线程。
iii.需要保证系统的稳定性,使用进程。
对于需要长时间保持运行的程序,尽量使用进程。
iv.可能扩展到多机分布的优先使用进程,多核分布优先使用线程。
多线程对比多进程,优势在于多核CPU利用率高,在多核分布时优先使用线程。
当需要扩展到其它机器时,使用进程。
v.功能上有很强的相关性,使用线程;功能上相关性不高,使用进程。
比如在服务器上需要完成如下任务:消息收发、消息处理。
“消息收发”和“消息处理”就是弱相关的任务,而“消息处理”里面可能又分为“消息解码”、“业务处理”,这两个任务相对来说相关性就要强多了。
因此“消息收发”和“消息处理”可以分进程设计,“消息解码”、“业务处理”可以分线程设计。