程序間,執行緒間的通訊方式及程序與執行緒的區別
近日想總結下程序間,執行緒間的通訊方式,在網上搜索了下,感覺寫的很好,照搬過來,當做加深記憶。
幾種程序間的通訊方式
(1) 管道(pipe):管道是一種半雙工的通訊方式,資料只能單向流動,而且只能在具有血緣關係的程序間使用。程序的血緣關係通常指父子程序關係。
(2)有名管道(named pipe):有名管道也是半雙工的通訊方式,但是它允許無親緣關係程序間通訊。
(3)訊號量(semophore):訊號量是一個計數器,可以用來控制多個程序對共享資源的訪問。它通常作為一種鎖機制,防止某程序正在訪問共享資源時,其他程序也訪問該資源。因此,主要作為程序間以及同一程序內不同執行緒之間的同步手段。
(4)訊息佇列(message queue):訊息佇列是由訊息組成的連結串列,存放在核心中 並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少,管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。
(5)訊號(signal):訊號是一種比較複雜的通訊方式,用於通知接收程序某一事件已經發生。
(6)共享記憶體(shared memory):共享記憶體就是對映一段能被其他程序所訪問的記憶體,這段共享記憶體由一個程序建立,但多個程序都可以訪問,共享記憶體是最快的IPC方式,它是針對其他程序間的通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制,如訊號量配合使用,來實現程序間的同步和通訊。
(7)套接字(socket):套介面也是一種程序間的通訊機制,與其他通訊機制不同的是它可以用於不同及其間的程序通訊。
幾種執行緒間的通訊機制
1、鎖機制
1.1 互斥鎖:提供了以排它方式阻止資料結構被併發修改的方法。
1.2 讀寫鎖:允許多個執行緒同時讀共享資料,而對寫操作互斥。
1.3 條件變數:可以以原子的方式阻塞程序,直到某個特定條件為真為止。對條件測試是在互斥鎖的保護下進行的。條件變數始終與互斥鎖一起使用。
2、訊號量機制:包括無名執行緒訊號量與有名執行緒訊號量
3、訊號機制:類似於程序間的訊號處理。
執行緒間通訊的主要目的是用於執行緒同步,所以執行緒沒有象程序通訊中用於資料交換的通訊機制。
程序和執行緒的區別?
定義:
程序是具有一定獨立功能的程式關於某個資料集合上的一次執行活動,程序是系統進行資源分配和排程的一個獨立單位.
執行緒是程序的一個實體,是CPU排程和分派的基本單位,它是比程序更小的能獨立執行的基本單位.執行緒自己基本上不擁有系統資源,只擁有一點在執行中必不可少的資源(如程式計數器,一組暫存器和棧),但是它可與同屬一個程序的其他的執行緒共享程序所擁有的全部資源.
.關係
一個執行緒可以建立和撤銷另一個執行緒;同一個程序中的多個執行緒之間可以併發執行.
相對程序而言,執行緒是一個更加接近於執行體的概念,它可以與同進程中的其他執行緒共享資料,但擁有自己的棧空間,擁有獨立的執行序列。
3.區別
程序和執行緒的主要差別在於它們是不同的作業系統資源管理方式。程序有獨立的地址空間,一個程序崩潰後,在保護模式下不會對其它程序產生影響,而執行緒只是一個程序中的不同執行路徑。執行緒有自己的堆疊和區域性變數,但執行緒之間沒有單獨的地址空間,一個執行緒死掉就等於整個程序死掉,所以多程序的程式要比多執行緒的程式健壯,但在程序切換時,耗費資源較大,效率要差一些。但對於一些要求同時進行並且又要共享某些變數的併發操作,只能用執行緒,不能用程序。
- 簡而言之,一個程式至少有一個程序,一個程序至少有一個執行緒.
- 執行緒的劃分尺度小於程序,使得多執行緒程式的併發性高。
- 另外,程序在執行過程中擁有獨立的記憶體單元,而多個執行緒共享記憶體,從而極大地提高了程式的執行效率。
- 執行緒在執行過程中與程序還是有區別的。每個獨立的執行緒有一個程式執行的入口、順序執行序列和程式的出口。但是執行緒不能夠獨立執行,必須依存在應用程式中,由應用程式提供多個執行緒執行控制。
- 從邏輯角度來看,多執行緒的意義在於一個應用程式中,有多個執行部分可以同時執行。但作業系統並沒有將多個執行緒看做多個獨立的應用,來實現程序的排程和管理以及資源分配。這就是程序和執行緒的重要區別。
4.優缺點
執行緒和程序在使用上各有優缺點:執行緒執行開銷小,但不利於資源的管理和保護;而程序正相反。同時,執行緒適合於在SMP機器上執行,而程序則可以跨機器遷移。