《進(jìn)程與線程》ppt課件進(jìn)程概念線程概念進(jìn)程與線程的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)程間通信線程同步機(jī)制進(jìn)程與線程的應(yīng)用場(chǎng)景contents目錄01進(jìn)程概念進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性和制約性。進(jìn)程的狀態(tài)信息保存在進(jìn)程控制塊PCB中。進(jìn)程定義進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程已獲得除CPU外的所有必要資源，等待分配CPU。進(jìn)程占用CPU，執(zhí)行其程序。進(jìn)程等待某個(gè)條件成立，暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行。進(jìn)程執(zhí)行完畢或異常結(jié)束。就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)終止?fàn)顟B(tài)進(jìn)程切換發(fā)生在一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)退出并交出CPU，然后其他進(jìn)程獲得CPU并開(kāi)始運(yùn)行。進(jìn)程切換涉及到保存和恢復(fù)進(jìn)程的上下文信息，包括CPU寄存器、內(nèi)存、文件描述符等。進(jìn)程切換可能會(huì)引起較大的開(kāi)銷(xiāo)，因此需要合理地調(diào)度和管理進(jìn)程，以減少不必要的進(jìn)程切換。進(jìn)程切換02線程概念線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源（如程序計(jì)數(shù)器，一組寄存器和棧）。一個(gè)進(jìn)程可以有一個(gè)或多個(gè)線程，各個(gè)線程之間共享進(jìn)程的資源。線程是程序執(zhí)行流的最小單元，是程序中單一的順序控制流程。線程定義就緒狀態(tài)阻塞狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)終止?fàn)顟B(tài)線程狀態(tài)01020304線程已經(jīng)獲得除CPU外的所有必要資源，等待被調(diào)度執(zhí)行。線程正在等待某個(gè)條件成立或被其他線程通知時(shí)所處的狀態(tài)。線程正在執(zhí)行，占用CPU。線程執(zhí)行完畢或異常結(jié)束。同一時(shí)刻只允許一個(gè)線程訪問(wèn)共享資源?；コ馔ㄟ^(guò)某種機(jī)制使多個(gè)線程協(xié)同工作。協(xié)作兩個(gè)或多個(gè)線程永遠(yuǎn)阻塞，互相等待對(duì)方釋放資源。死鎖一個(gè)或多個(gè)線程因等待其他線程釋放資源而無(wú)限等待。饑餓線程同步03進(jìn)程與線程的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)程和線程在資源占用方面存在顯著差異。進(jìn)程是系統(tǒng)分配資源的基本單位，擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、文件句柄等。線程則共享進(jìn)程的資源，多個(gè)線程之間共享代碼段、數(shù)據(jù)等資源，因此線程的創(chuàng)建、切換和銷(xiāo)毀的開(kāi)銷(xiāo)通常比進(jìn)程小。資源占用進(jìn)程和線程在執(zhí)行方式上有所不同。進(jìn)程是獨(dú)立執(zhí)行的，擁有自己的地址空間和系統(tǒng)資源，通過(guò)進(jìn)程間通信（IPC）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。線程則是在進(jìn)程內(nèi)部共享進(jìn)程的資源，同一進(jìn)程的多個(gè)線程之間可以直接讀寫(xiě)共享內(nèi)存，通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行通信，因此線程間通信更加高效。執(zhí)行方式系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)方面，進(jìn)程和線程也有所不同。由于進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，因此切換進(jìn)程時(shí)需要保存和恢復(fù)較多的上下文信息，如內(nèi)存空間、寄存器等，導(dǎo)致進(jìn)程切換的開(kāi)銷(xiāo)較大。而線程切換時(shí)只需保存和恢復(fù)線程上下文信息，因此線程切換的開(kāi)銷(xiāo)相對(duì)較小。此外，創(chuàng)建進(jìn)程的開(kāi)銷(xiāo)也比創(chuàng)建線程大，因?yàn)樾枰峙洫?dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)04進(jìn)程間通信總結(jié)詞共享內(nèi)存是一種進(jìn)程間通信方式，通過(guò)共享一段內(nèi)存空間來(lái)實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換。詳細(xì)描述在共享內(nèi)存中，多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)同一塊物理內(nèi)存空間，通過(guò)讀寫(xiě)該共享內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。這種方式具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但需要解決并發(fā)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題。共享內(nèi)存消息傳遞是一種進(jìn)程間通信方式，通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換?？偨Y(jié)詞在消息傳遞中，進(jìn)程通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)進(jìn)行通信。消息可以包含任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如整數(shù)、字符串或自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種方式具有較好的靈活性和可靠性，但可能存在性能瓶頸。詳細(xì)描述消息傳遞管道通信管道通信是一種進(jìn)程間通信方式，通過(guò)一個(gè)管道作為中介來(lái)實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換?？偨Y(jié)詞在管道通信中，進(jìn)程通過(guò)管道進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。管道可以看作是一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列，數(shù)據(jù)在其中按照順序流動(dòng)。這種方式具有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，但可能存在阻塞和數(shù)據(jù)量限制的問(wèn)題。詳細(xì)描述05線程同步機(jī)制

互斥鎖互斥鎖（Mutex）是一種常用的線程同步機(jī)制，用于防止多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)共享資源，從而避免數(shù)據(jù)不一致和沖突。當(dāng)一個(gè)線程獲取了互斥鎖后，其他線程就不能再獲取該鎖，直到該線程釋放鎖?；コ怄i可以保證共享資源的互斥訪問(wèn)，但也可能導(dǎo)致死鎖和性能問(wèn)題。條件變量（ConditionVariable）用于實(shí)現(xiàn)線程間的條件等待和通知機(jī)制。當(dāng)一個(gè)線程需要等待某個(gè)條件成立時(shí)，它可以調(diào)用條件變量的wait()函數(shù)，將自己掛起，并將條件變量的引用傳遞給其他線程。當(dāng)其他線程修改了共享資源并調(diào)用條件變量的notify()或broadcast()函數(shù)時(shí)，等待的線程將被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行。條件變量讀寫(xiě)鎖（Read-WriteLock）是一種特殊的同步機(jī)制，用于多線程讀寫(xiě)共享資源的情況。當(dāng)一個(gè)線程獲得排他鎖時(shí)，其他線程無(wú)法訪問(wèn)共享資源；當(dāng)多個(gè)線程只讀共享資源時(shí)，它們可以同時(shí)獲得共享鎖。讀寫(xiě)鎖分為共享鎖和排他鎖，多個(gè)線程可以同時(shí)獲得共享鎖，但只有一個(gè)線程可以獲得排他鎖。讀寫(xiě)鎖可以提高并發(fā)性能，但也需要考慮死鎖和公平性問(wèn)題。讀寫(xiě)鎖06進(jìn)程與線程的應(yīng)用場(chǎng)景多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)運(yùn)行，提高系統(tǒng)資源的利用率。進(jìn)程間相互獨(dú)立，互不干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。進(jìn)程間通信機(jī)制可以協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程之間的任務(wù)分配和數(shù)據(jù)交換。多任務(wù)處理并行計(jì)算可以利用多核處理器或多臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源，加快計(jì)算速度。并行計(jì)算廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、工程模擬、大數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。線程可以同時(shí)執(zhí)行，充分利用處理器資源，提高計(jì)算效率。并行計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通信需要處理多個(gè)連接和