易語言中程序進(jìn)程和線程基礎(chǔ)知識(shí)的示例分析

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程序是計(jì)算機(jī)指令的集合，它以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤上。

進(jìn)程：通常被定義為一個(gè)正在運(yùn)行的程序的實(shí)例，是一個(gè)程序在其自身的地址空間中的一次執(zhí)行活動(dòng)。

進(jìn)程是資源申請(qǐng)、調(diào)度和獨(dú)立運(yùn)行的單位，因此，它使用系統(tǒng)中的運(yùn)行資源；而程序不能申請(qǐng)系統(tǒng)資源，不能被系統(tǒng)調(diào)度，也不能作為獨(dú)立運(yùn)行的單位，因此，它不占用系統(tǒng)的運(yùn)行資源。

進(jìn)程由兩個(gè)部分組成：

•  1、操作系統(tǒng)用來管理進(jìn)程的內(nèi)核對(duì)象。內(nèi)核對(duì)象也是系統(tǒng)用來存放關(guān)于進(jìn)程的統(tǒng)計(jì)信息的地方。

•  2、地址空間。它包含所有可執(zhí)行模塊或DLL模塊的代碼和數(shù)據(jù)。它還包含動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的空間。如線程堆棧和堆分配空間。

進(jìn)程是不活動(dòng)的。進(jìn)程從來不執(zhí)行任何東西，它只是線程的容器。若要使進(jìn)程完成某項(xiàng)操作，它必須擁有一個(gè)在它的環(huán)境中運(yùn)行的線程，此線程負(fù)責(zé)執(zhí)行包含在進(jìn)程的地址空間中的代碼。

單個(gè)進(jìn)程可能包含若干個(gè)線程，這些線程都“同時(shí)” 執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼。

每個(gè)進(jìn)程至少擁有一個(gè)線程，來執(zhí)行進(jìn)程的地址空間中的代碼。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建這個(gè)進(jìn)程的第一個(gè)線程，稱為主線程。此后，該線程可以創(chuàng)建其他的線程。

進(jìn)程地址空間

系統(tǒng)賦予每個(gè)進(jìn)程獨(dú)立的虛擬地址空間。對(duì)于32位進(jìn)程來說，這個(gè)地址空間是4GB。

每個(gè)進(jìn)程有它自己的私有地址空間。進(jìn)程A可能有一個(gè)存放在它的地址空間中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，地址是0x12345678，而進(jìn)程B則有一個(gè)完全不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放在它的地址空間中，地址是0x12345678。當(dāng)進(jìn)程A中運(yùn)行的線程訪問地址為0x12345678的內(nèi)存時(shí)，這些線程訪問的是進(jìn)程A的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)程B中運(yùn)行的線程訪問地址為0x12345678的內(nèi)存時(shí)，這些線程訪問的是進(jìn)程B的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。進(jìn)程A中運(yùn)行的線程不能訪問進(jìn)程B的地址空間中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，反之亦然。

4GB是虛擬的地址空間，只是內(nèi)存地址的一個(gè)范圍。在你能成功地訪問數(shù)據(jù)而不會(huì)出現(xiàn)非法訪問之前，必須賦予物理存儲(chǔ)器，或者將物理存儲(chǔ)器映射到各個(gè)部分的地址空間。

4GB虛擬地址空間中，2GB是內(nèi)核方式分區(qū)，供內(nèi)核代碼、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備I/O高速緩沖、非頁面內(nèi)存池的分配和進(jìn)程頁面表等使用，而用戶方式分區(qū)使用的地址空間約為2GB，這個(gè)分區(qū)是進(jìn)程的私有地址空間所在的地方。一個(gè)進(jìn)程不能讀取、寫入、或者以任何方式訪問駐留在該分區(qū)中的另一個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)。對(duì)于所有應(yīng)用程序來說，該分區(qū)是維護(hù)進(jìn)程的大部分?jǐn)?shù)據(jù)的地方。

線程由兩個(gè)部分組成：

•  1、線程的內(nèi)核對(duì)象，操作系統(tǒng)用它來對(duì)線程實(shí)施管理。內(nèi)核對(duì)象也是系統(tǒng)用來存放線程統(tǒng)計(jì)信息的地方。

•  2、線程堆棧，它用于維護(hù)線程在執(zhí)行代碼時(shí)需要的所有參數(shù)和局部變量。

當(dāng)創(chuàng)建線程時(shí)，系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)線程內(nèi)核對(duì)象。該線程內(nèi)核對(duì)象不是線程本身，而是操作系統(tǒng)用來管理線程的較小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。可以將線程內(nèi)核對(duì)象視為由關(guān)于線程的統(tǒng)計(jì)信息組成的一個(gè)小型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

線程總是在某個(gè)進(jìn)程環(huán)境中創(chuàng)建。系統(tǒng)從進(jìn)程的地址空間中分配內(nèi)存，供線程的堆棧使用。新線程運(yùn)行的進(jìn)程環(huán)境與創(chuàng)建線程的環(huán)境相同。因此，新線程可以訪問進(jìn)程的內(nèi)核對(duì)象的所有句柄、進(jìn)程中的所有內(nèi)存和在這個(gè)相同的進(jìn)程中的所有其他線程的堆棧。這使得單個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程確實(shí)能夠非常容易地互相通信。

線程只有一個(gè)內(nèi)核對(duì)象和一個(gè)堆棧，保留的記錄很少，因此所需要的內(nèi)存也很少。

因?yàn)榫€程需要的開銷比進(jìn)程少，因此在編程中經(jīng)常采用多線程來解決編程問題，而盡量避免創(chuàng)建新的進(jìn)程。

操作系統(tǒng)為每一個(gè)運(yùn)行線程安排一定的CPU時(shí)間 —— 時(shí)間片。系統(tǒng)通過一種循環(huán)的方式為線程提供時(shí)間片，線程在自己的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，因時(shí)間片相當(dāng)短，因此，給用戶的感覺，就好像線程是同時(shí)運(yùn)行的一樣。

如果計(jì)算機(jī)擁有多個(gè)CPU，線程就能真正意義上同時(shí)運(yùn)行了。

互斥對(duì)象

互斥對(duì)象(mutex)屬于內(nèi)核對(duì)象，它能夠確保線程擁有對(duì)單個(gè)資源的互斥訪問權(quán)。

互斥對(duì)象包含一個(gè)使用數(shù)量，一個(gè)線程ID和一個(gè)計(jì)數(shù)器。

ID用于標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的哪個(gè)線程當(dāng)前擁有互斥對(duì)象，計(jì)數(shù)器用于指明該線程擁有互斥對(duì)象的次數(shù)。事件對(duì)象

事件對(duì)象也屬于內(nèi)核對(duì)象，包含一個(gè)使用計(jì)數(shù)，一個(gè)用于指明該事件是一個(gè)自動(dòng)重置的事件還是一個(gè)人工重置的事件的布爾值，另一個(gè)用于指明該事件處于已通知狀態(tài)還是未通知狀態(tài)的布爾值。

有兩種不同類型的事件對(duì)象。一種是人工重置的事件，另一種是自動(dòng)重置的事件。當(dāng)人工重置的事件得到通知時(shí)，等待該事件的所有線程均變?yōu)榭烧{(diào)度線程。當(dāng)一個(gè)自動(dòng)重置的事件得到通知時(shí)，等待該事件的線程中只有一個(gè)線程變?yōu)榭烧{(diào)度線程。

關(guān)鍵代碼段

關(guān)鍵代碼段(臨界區(qū))工作在用戶方式下。

關(guān)鍵代碼段(臨界區(qū))是指一個(gè)小代碼段，在代碼能夠執(zhí)行前，它必須獨(dú)占對(duì)某些資源的訪問權(quán)。

線程死鎖

哲學(xué)家進(jìn)餐的問題

線程1擁有了臨界區(qū)對(duì)象A，等待臨界區(qū)對(duì)象B的擁有權(quán)，線程2擁有了臨界區(qū)對(duì)象B，等待臨界區(qū)對(duì)象A的擁有權(quán)，就造成了死鎖?；コ鈱?duì)象、事件對(duì)象與關(guān)鍵代碼段的比較

互斥對(duì)象和事件對(duì)象屬于內(nèi)核對(duì)象，利用內(nèi)核對(duì)象進(jìn)行線程同步，速度較慢，但利用互斥對(duì)象和事件對(duì)象這樣的內(nèi)核對(duì)象，可以在多個(gè)進(jìn)程中的各個(gè)線程間進(jìn)行同步。

關(guān)鍵代碼段是工作在用戶方式下，同步速度較快，但在使用關(guān)鍵代碼段時(shí)，很容易進(jìn)入死鎖狀態(tài)，因?yàn)樵诘却M(jìn)入關(guān)鍵代碼段時(shí)無法設(shè)定超時(shí)值。

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