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Objective-c并发编程 -- 并发编程概念

Japer1987
 Japer1987
发布于 2017/01/23 11:12
字数 1861
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并发与并行的区别

并发(concurrency)

  • 并发: 在同一个cpu上同时(不是真正的同时,而是看来是同时,因为cpu要在多个程序间切换)运行多个程序。

并行(parallellism)

  • 并行: 是每个cpu运行一个程序。

并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核,以达到最高的处理性能

实现并发处理

  • 分布式计算:多个任务被分发给多台通过网络相连的计算机执行
  • 并行编程:由多核CPU和可编程GPU进行大量的并行计算
  • 多进程:任务分发给一台计算机中的多个进程
  • 多线程:多个任务会与多个线程对应, 以并发方式执行

线程和进程的区别

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:就绪状态执行状态等待状态【或称阻塞状态】

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。

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。Linux下的线程看作轻量级进程。

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。
  4. 线程是操作系统中基本调度单元,因此线程中应包含有调度所需要的必要信息,且在生命周期中有状态的变化。
  5. 由于共享资源【包括数据和文件】,所以线程间需要通信和同步机制,且需要时线程可以创建其他线程,但线程间不存在父子关系。

进程和线程的区别

  1. 调度:在传统的操作系统中,CPU调度和分派的基本单位是进程。而在引入线程的操作系统中,则把线程作为CPU调度和分派的基本单位,进程则作为资源拥有的基本单位,从而使传统进程的两个属性分开,线程编程轻装运行,这样可以显著地提高系统的并发性。同一进程中线程的切换不会引起进程切换,从而避免了昂贵的系统调用,但是在由一个进程中的线程切换到另一进程中的线程,依然会引起进程切换。
  2. 并发性:在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而更有效地提高系统资源和系统的吞吐量。例如,在一个为引入线程的单CPU操作系统中,若仅设置一个文件服务进程,当它由于某种原因被封锁时,便没有其他的文件服务进程来提供服务。在引入线程的操作系统中,可以在一个文件服务进程设置多个服务线程。当第一个线程等待时,文件服务进程中的第二个线程可以继续运行;当第二个线程封锁时,第三个线程可以继续执行,从而显著地提高了文件服务的质量以及系统的吞吐量。
  3. 拥有资源:不论是引入了线程的操作系统,还是传统的操作系统,进程都是拥有系统资源的一个独立单位,他可以拥有自己的资源。一般地说,线程自己不能拥有资源(也有一点必不可少的资源),但它可以访问其隶属进程的资源,亦即一个进程的代码段、数据段以及系统资源(如已打开的文件、I/O设备等),可供同一个进程的其他所有线程共享。
  4. 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得多。这是因为 为防止进程之间彼此干扰和破坏,每个进程都拥有一个独立的地址空间和其它资源,除了共享全局变量外,不允许其它进程的访问。但是同一进程中的不同线程往往是为了提高并发性以及进行相互之间的合作而创建的,它们共享进程的内存地址空间和资源,如每个线程都可以访问它们所属进程地址空间中的所有地址,如一个线程的堆栈可以被其它线程读、写,甚至完全清除。
  5. 系统开销:由于在创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等。因此,操作系统为此所付出的开销将显著地大于在创建或撤消线程时的开销。类似的,在进程切换时,涉及到整个当前进程CPU环境的保存环境的设置以及新被调度运行的CPU环境的设置,而线程切换只需保存和设置少量的寄存器的内容,并不涉及存储器管理方面的操作,可见,进程切换的开销也远大于线程切换的开销。此外,由于同一进程中的多个线程具有相同的地址空间,致使他们之间的同步和通信的实现也变得比较容易。在有的系统中,现成的切换、同步、和通信都无需操作系统内核的干预。
  6. 支持多处理机系统:在多处理机系统中,对于传统的进程,即单线程进程,不管有多少处理机,该进程只能运行在一个处理机上。但对于多线程进程,就可以将一个进程中的多个线程分配到多个处理机上,使它们并行执行,这无疑将加速进程的完成。因此,现代处理机OS都无一例外地引入了多线程。

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