七、多进程与多线程的区别?
对比维度 |
多进程 |
多线程 |
总结 |
数据共享、同步 |
数据共享复杂,需要用IPC;数据是分开的,同步简单 |
因为共享进程数据,数据共享简单,但也是因为这个原因导致同步复杂 |
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,速度很快 |
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 |
进程间不会互相影响 |
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、多机分布式;如果一台机器不够,扩展到多台机器比较简单 |
适应于多核分布式 |
进程占优 |
注:因为是感性的比较,因此都是相对的,不是说一个好得不得了,另外一个差的无法忍受
八、什么时候采用多线程?什么时候用多进程?
1)需要频繁创建销毁的优先用线程
原因请看上面的对比。
这种原则最常见的应用就是Web服务器了,来一个连接建立一个线程,断了就销毁线程,要是用进程,创建和销毁的代价是很难承受的
2)需要进行大量计算的优先使用线程
所谓大量计算,当然就是要耗费很多CPU,切换频繁了,这种情况下线程是最合适的。
这种原则最常见的是图像处理、算法处理。
3)强相关的处理用线程,弱相关的处理用进程
什么叫强相关、弱相关?理论上很难定义,给个简单的例子就明白了。
一般的Server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。
当然这种划分方式不是一成不变的,也可以根据实际情况进行调整。
4)可能要扩展到多机分布的用进程,多核分布的用线程
原因请看上面对比。
5)都满足需求的情况下,用你最熟悉、最拿手的方式
至于“数据共享、同步”、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“复杂、简单”应该怎么取舍,我只能说:没有明确的选择方法。但我可以告诉你一个选择原则:如果多进程和多线程都能够满足要求,那么选择你最熟悉、最拿手的那个。
需要提醒的是:虽然我给了这么多的选择原则,但实际应用中基本上都是“进程+线程”的结合方式,千万不要真的陷入一种非此即彼的误区。
九、进程间通信方式及比较
1、管道( pipe ):管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
2、有名管道 (named pipe) : 有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
3、信号量( semophore ) : 信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
4、消息队列( message queue ) : 消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
5、 信号 ( sinal ) : 信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。
6、共享内存( shared memory ) :共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
7、 套接字( socket ) : 套解口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同及其间的进程通信。
十、进程和线程通信方式的区别
1、拥有资源:进程是资源分配的基本单位,但是线程不拥有资源,线程可以访问隶属进程的资源。同一进程中的所有线程都具有相同的地址空间。
2、调度的基本单位:线程是独立调度的基本单位,在同一进程中,线程的切换不会引起进程切换,从一个进程内的线程切换到另一个进程中的线程时,会引起进程切换。
3、系统开销:由于创建或撤销进程时,系统都要分配或回收资源,如内存空间、I/O 设备等,OS所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地,在进行进程切换时,涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置,而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容,开销很小。
4、通信方面:进程间通信 (IPC) 需要进程同步和互斥手段的辅助,以保证数据的一致性。而线程间可以通过直接读/写同一进程中的数据段(如全局变量)来进行通信。
5、并发性:不仅进程间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,甚至允许在一个进程中的所有线程都能并发执行。同样,不同进程中的线程也能并发执行。
6、独立性:在同一进程中的不同线程之间的独立性要比不同进程之间的独立性低。