第4章 多线程编程方法综述PPT课件

➢ 进程是操作系统中最基本、重要的概念。是多任务程序系 统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统 内部各道程序的活动规律引进的一个概念,所有多道程序设 计操作系统都建立在进程的基础上。
凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，它 们就是处于运行状态下的操作系统本身；
用户进程就是所有由你启动的进程。进程是操作系统进行资 源分配的单位。
多线程的概念 线程（thread）是进程上下文（context）中执行的代码序列，
是进程代中码 的一个数 据 实体，文 件 是被系统代独码 立调度数 据 和分派文 件的基本单
位 ，又被称为轻量级进程（ligh寄t存w器 eight 寄p存ro器 cess）寄 存 器
寄存器
栈
在支持多线程的系统中，进程成栈为资源分栈 配和保栈护的实体，
多核与多线程编程
发挥软 件作用 充分利 用系统 （CPU） 资源， 提高使 用效率
多核与多线程编程
1.多核、多处理器系统中的每颗处理器（每个核），同时间内可以执行各 自不同的行程（或线程）。
2.一颗多线程能力的处理器，无论是支持二线程、四线程、八线程，这些 线程都必须是在同一个行程内，所以一颗处理器（一个核）还是只能执行 一个行程，双核处理器就能够同时执行两个不同的行程（或线程），四核 就可以同时不同的四个行程（或线程）。
3.倘若是执行不支持多线程的程序，其执行上的分拆最多只到行程而未到 线程，那么每颗处理器内的多线程功效就无从发挥，而这类的程序历史较 长久，相对的原生支持多线程的程序历史较短，不过信息技术的脚步向来 进展快速，两种不同层次的支持仅差距数年时间。
4、硬件条件已经具备，但作为人机交互的操作系统和应用软件需要研究 它的并行化方法，最大限度挖掘系统的整体性能。
进程ID，进程组ID，用户ID，组ID； 环境 工作目录 程序指令 寄存器 堆栈（Stack） 堆（Heap） 文件描述符 信号操作 共享库 进程间通信工具
消息队列、管道、信号量、共享内存
UNIX下进程示例
3.进程的特征 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。 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。
进程（Process）与程序
进程为应用程序的运行实例，是应用程序的一次动态执行。 我们可以简单地理解为：它是操作系统当前运行的执行程 序。在系统当前运行的执行程序里包括：系统管理计算机 个体和完成各种操作所必需的程序；用户开启、执行的额 外程序，当然也包括用户不知道，而自动运行的非法程序 （它们就有可能是病毒程序）。
进程（Process）
1.进程的引入 多个程序在执行时，需要共享系统资源，从而导致各程序 在执行过程中出现相互制约的关系，程序的执行表现出间 断性的特征。
这些特征都是在程序的执行过程中发生的，是动态的过程， 而传统的程序本身是一组指令的集合，是一个静态的概念， 无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的 字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其它 执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反 映程序并发执行过程的特征。为了深刻描述程序动态执行 过程的性质，人们引入“进程（Process）”概念。
2.进程的概念 进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院的MULTICS系统和 IBM公司的CTSS/360系统引入的。
➢ 进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次 运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概 念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当 前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表 示。
而线程是被调度执行的基本单元。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少
的资源，但它可线与程 同属一个进程的其它线程共享进线 程程所拥 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。由于线程之间的相互制约，致使 线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行 三种基本状态。
线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同 时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。
对于在一个进程内的线程：
➢一个线程对共享的系统资源 进行修改，在这个进程内的其 它线程也可以见到这种修改。
➢对于同一个数据，可能有两 个值相同的指针指向这个数据。
➢进程内的多个线程可以对同 一个内存单元进行读和写操作， 所以必须要采取显式同步机制。
操作系统引入进程概念的原因: ➢ 从理论角度看，是对正在运行的程序过程的抽象；
➢ 从实现角度看，是一种数据结构，目的在于清晰地刻划动 态系统的内在规律，有效管理和调度进入计算机系统主存 储器运行的程序。
进程（Process）概念
进程(process)
离散的(执行)程序任务集合。
一个进程包括：
对应用程序来说，进程就像一个大容器。在应用程序被运 行后，就相当于将应用程序装进容器里了，你可以往容器 里加其他东西(如:应用程序在运行时所需的变量数据、需要 引用的DLL文件等)，当应用程序被运行两次时，容器里的 东西并不会被倒掉，系统会找一个新的进程容器来容纳它。
4.进程与程序的关系 程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一 个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程， 它是一个动态的概念。 （1）程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定 生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。 （2）进程更能真实地描述并发，而程序不能；进程是由程序 和数据两部分组成的。 （3）进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。 （4）同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干 个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程。 （5）在传统的操作系统中，程序并不能独立运行，作为资源 分配和独立运行的基本单元都是进程。