Linux下多线程和多进程程序的优缺点，各个适合什么样的业务场景

IBM有个家伙做了个测试，发现切换线程context的时候，windows比linux快一倍多。进出最快的锁（windows2k的 critical section和linux的pthread_mutex），windows比linux的要快五倍左右。当然这并不是说linux不好，而且在经过实际编程之后，综合来看我觉得linux更适合做high performance server，不过在多线程这个具体的领域内，linux还是稍逊windows一点。这应该是情有可原的，毕竟unix家族都是从多进程过来的，而 windows从头就是多线程的。

如果是UNIX/linux环境，采用多线程没必要。

多线程比多进程性能高？误导！

应该说，多线程比多进程成本低，但性能更低。

在UNIX环境，多进程调度开销比多线程调度开销，没有显著区别，就是说，UNIX进程调度效率是很高的。内存消耗方面，二者只差全局数据区，现在内存都很便宜，服务器内存动辄若干G，根本不是问题。

多进程是立体交通系统，虽然造价高，上坡下坡多耗点油，但是不堵车。

多线程是平面交通系统，造价低，但红绿灯太多，老堵车。

我们现在都开跑车，油（主频）有的是，不怕上坡下坡，就怕堵车。

高性能交易服务器中间件，如TUXEDO，都是主张多进程的。实际测试表明，TUXEDO性能和并发效率是非常高的。TUXEDO是贝尔实验室的，与UNIX同宗，应该是对UNIX理解最为深刻的，他们的意见应该具有很大的参考意义。

多线程的优点：

无需跨进程边界；

程序逻辑和控制方式简单；

所有线程可以直接共享内存和变量等；

线程方式消耗的总资源比进程方式好；

多线程缺点：

每个线程与主程序共用地址空间，受限于2GB地址空间；

线程之间的同步和加锁控制比较麻烦；

一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性；

到达一定的线程数程度后，即使再增加CPU也无法提高性能，例如Windows Server 2003，大约是1500个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为1M），如果设定线程堆栈为2M，还达不到1500个线程总数；

线程能够提高的总性能有限，而且线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU

多进程优点：

每个进程互相独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃没关系；

通过增加CPU，就可以容易扩充性能；

可以尽量减少线程加锁/解锁的影响，极大提高性能，就算是线程运行的模块算法效率低也没关系；

每个子进程都有2GB地址空间和相关资源，总体能够达到的性能上限非常大

多线程缺点：

逻辑控制复杂，需要和主程序交互；

需要跨进程边界，如果有大数据量传送，就不太好，适合小数据量传送、密集运算

多进程调度开销比较大；

最好是多进程和多线程结合，即根据实际的需要，每个CPU开启一个子进程，这个子进程开启多线程可以为若干同类型的数据进行处理。当然你也可以利用多线程+多CPU+轮询方式来解决问题……

方法和手段是多样的，关键是自己看起来实现方便有能够满足要求，代价也合适。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源

2关系

一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行

相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。

3区别

进程和线程的主要差别在于它们是不同的 *** 作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发 *** 作，只能用线程，不能用进程。

1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程

2) 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。

3) 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

5) 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但 *** 作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

4优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。同时，线程适合于在SMP机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。

Linux 下多线程和多进程程序的优缺点，各自适合什么样的业务场景

IBM有个家伙做了个测试，发现切换线程context的时候，windows比linux快一倍多。进出最快的锁（windows2k的 critical section和linux的pthread_mutex），windows比linux的要快五倍左右。当然这并不是说linux不好，而且在经过实际编程之后，综合来看我觉得linux更适合做high performance server，不过在多线程这个具体的领域内，linux还是稍逊windows一点。这应该是情有可原的，毕竟unix家族都是从多进程过来的，而 windows从头就是多线程的。

如果是UNIX/linux环境，采用多线程没必要。

多线程比多进程性能高？误导！

应该说，多线程比多进程成本低，但性能更低。

在UNIX环境，多进程调度开销比多线程调度开销，没有显著区别，就是说，UNIX进程调度效率是很高的。内存消耗方面，二者只差全局数据区，现在内存都很便宜，服务器内存动辄若干G，根本不是问题。

多进程是立体交通系统，虽然造价高，上坡下坡多耗点油，但是不堵车。

多线程是平面交通系统，造价低，但红绿灯太多，老堵车。

我们现在都开跑车，油（主频）有的是，不怕上坡下坡，就怕堵车。

高性能交易服务器中间件，如TUXEDO，都是主张多进程的。实际测试表明，TUXEDO性能和并发效率是非常高的。TUXEDO是贝尔实验室的，与UNIX同宗，应该是对UNIX理解最为深刻的，他们的意见应该具有很大的参考意义。

GIL在Python中,由于历史原因(GIL),使得Python中多线程的效果非常不理想GIL使得任何时刻Python只能利用一个CPU核,并且它的调度算法简单粗暴:多线程中,让每个线程运行一段时间t,然后强行挂起该线程,继而去运行其他线程,如此周而复始,直到所有线程结束这使得无法有效利用计算机系统中的"局部性",频繁的线程切换也对缓存不是很友好,造成资源的浪费据说Python官方曾经实现了一个去除GIL的Python解释器,但是其效果还不如有GIL的解释器,遂放弃后来Python官方推出了"利用多进程替代多线程"的方案,在Python3中也有concurrentfutures这样的包,让我们的程序编写可以做到"简单和性能兼得"多进程/多线程+Queue一般来说,在Python中编写并发程序的经验是:计算密集型任务使用多进程,IO密集型任务使用多进程或者多线程另外,因为涉及到资源共享,所以需要同步锁等一系列麻烦的步骤,代码编写不直观另外一种好的思路是利用多进程/多线程+Queue的方法,可以避免加锁这样麻烦低效的方式现在在Python2中利用Queue+多进程的方法来处理一个IO密集型任务假设现在需要下载多个网页内容并进行解析,单进程的方式效率很低,所以使用多进程/多线程势在必行我们可以先初始化一个tasks队列,里面将要存储的是一系列dest_url,同时开启4个进程向tasks中取任务然后执行,处理结果存储在一个results队列中,最后对results中的结果进行解析最后关闭两个队列下面是一些主要的逻辑代码#--coding:utf-8--#IO密集型任务#多个进程同时下载多个网页#利用Queue+多进程#由于是IO密集型,所以同样可以利用threading模块importmultiprocessingdefmain():tasks=multiprocessingJoinableQueue()results=multiprocessingQueue()cpu_count=multiprocessingcpu_count()#进程数目==CPU核数目create_process(tasks,results,cpu_count)#主进程马上创建一系列进程,但是由于阻塞队列tasks开始为空,副进程全部被阻塞add_tasks(tasks)#开始往tasks中添加任务parse(tasks,results)#最后主进程等待其他线程处理完成结果defcreate_process(tasks,results,cpu_count):for_inrange(cpu_count):p=multiprocessingProcess(target=_worker,args=(tasks,results))#根据_worker创建对应的进程pdaemon=True#让所有进程可以随主进程结束而结束pstart()#启动def_worker(tasks,results):whileTrue:#因为前面所有线程都设置了daemon=True,故不会无限循环try:task=tasksget()#如果tasks中没有任务,则阻塞result=_download(task)resultsput(result)#someexceptionsdonothandledfinally:taskstask_done()defadd_tasks(tasks):forurlinget_urls():#get_urls()returnaurls_listtasksput(url)defparse(tasks,results):try:tasksjoin()exceptKeyboardInterruptaserr:print"Taskshasbeenstopped!"printerrwhilenotresultsempty():_parse(results)if__name__=='__main__':main()利用Python3中的concurrentfutures包在Python3中可以利用concurrentfutures包,编写更加简单易用的多线程/多进程代码其使用感觉和Java的concurrent框架很相似(借鉴)比如下面的简单代码示例defhandler():futures=set()withconcurrentfuturesProcessPoolExecutor(max_workers=cpu_count)asexecutor:fortaskinget_task(tasks):future=executorsubmit(task)futuresadd(future)defwait_for(futures):try:forfutureinconcurrentfuturesas_completed(futures):err=futuresexception()ifnoterr:result=futureresult()else:raiseerrexceptKeyboardInterruptase:forfutureinfutures:futurecancel()print"Taskhasbeencanceled!"printereturnresult总结要是一些大型Python项目也这般编写,那么效率也太低了在Python中有许多已有的框架使用,使用它们起来更加高效

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体

与进程的区别:

(1)地址空间:进程内的一个执行单元;进程至少有一个线程;它们共享进程的地址空间;而进程有自己独立的地址空间;

(2)资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源

(3)线程是处理器调度的基本单位,但进程不是

4)二者均可并发执行

进程和线程都是由 *** 作系统所体会的程序运行的基本单元，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器，一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

2进程和应用程序的区别？

进程与应用程序的区别在于应用程序作为一个静态文件存储在计算机系统的硬盘等存储空间中，而进程则是处于动态条件下由 *** 作系统维护的系统资源管理实体。

C、C++、Java等语言编写的源程序经相应的编译器编译成可执行文件后，提交给计算机处理器运行。这时，处在可执行状态中的应用程序称为进程。从用户角度来看，进程是应用程序的一个执行过程。从 *** 作系统核心角度来看，进程代表的是 *** 作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位，是为正在运行的程序提供的运行环境。进程与应用程序的区别在于应用程序作为一个静态文件存储在计算机系统的硬盘等存储空间中，而进程则是处于动态条件下由 *** 作系统维护的系统资源管理实体。多任务环境下应用程序进程的主要特点包括： ●进程在执行过程中有内存单元的初始入口点，并且进程存活过程中始终拥有独立的内存地址空间； ●进程的生存期状态包括创建、就绪、运行、阻塞和死亡等类型； ●从应用程序进程在执行过程中向CPU发出的运行指令形式不同，可以将进程的状态分为用户态和核心态。处于用户态下的进程执行的是应用程序指令、处于核心态下的应用程序进程执行的是 *** 作系统指令

3进程与Java线程的区别

应用程序在执行过程中存在一个内存空间的初始入口点地址、一个程序执行过程中的代码执行序列以及用于标识进程结束的内存出口点地址，在进程执行过程中的每一时间点均有唯一的处理器指令与内存单元地址相对应。

Java语言中定义的线程（Thread）同样包括一个内存入口点地址、一个出口点地址以及能够顺序执行的代码序列。但是进程与线程的重要区别在于线程不能够单独执行，它必须运行在处于活动状态的应用程序进程中，因此可以定义线程是程序内部的具有并发性的顺序代码流。 Unix *** 作系统和Microsoft Windows *** 作系统支持多用户、多进程的并发执行，而Java语言支持应用程序进程内部的多个执行线程的并发执行。多线程的意义在于一个应用程序的多个逻辑单元可以并发地执行。但是多线程并不意味着多个用户进程在执行， *** 作系统也不把每个线程作为独立的进程来分配独立的系统资源。进程可以创建其子进程，子进程与父进程拥有不同的可执行代码和数据内存空间。而在用于代表应用程序的进程中多个线程共享数据内存空间，但保持每个线程拥有独立的执行堆栈和程序执行上下文（Context）。

　需要注意的是：在应用程序中使用多线程不会增加 CPU 的数据处理能力。只有在多CPU 的计算机或者在网络计算体系结构下，将Java程序划分为多个并发执行线程后，同时启动多个线程运行，使不同的线程运行在基于不同处理器的Java虚拟机中，才能提高应用程序的执行效率。 另外，如果应用程序必须等待网络连接或数据库连接等数据吞吐速度相对较慢的资源时，多线程应用程序是非常有利的。基于Internet的应用程序有必要是多线程类型的，例如，当开发要支持大量客户机的服务器端应用程序时，可以将应用程序创建成多线程形式来响应客户端的连接请求，使每个连接用户独占一个客户端连接线程。这样，用户感觉服务器只为连接用户自己服务，从而缩短了服务器的客户端响应时间。 三、Java语言的多线程程序设计方法

4Java线程的管理，线程的状态控制

　在这里需要明确的是：无论采用继承Thread类还是实现Runnable接口来实现应用程序的多线程能力，都需要在该类中定义用于完成实际功能的run方法，这个run方法称为线程体（Thread Body）。按照线程体在计算机系统内存中的状态不同，可以将线程分为创建、就绪、运行、睡眠、挂起和死亡等类型。这些线程状态类型下线程的特征为：

　创建状态：当利用new关键字创建线程对象实例后，它仅仅作为一个对象实例存在，JVM没有为其分配CPU时间片等线程运行资源；

　就绪状态：在处于创建状态的线程中调用start方法将线程的状态转换为就绪状态。这时，线程已经得到除CPU时间之外的其它系统资源，只等JVM的线程调度器按照线程的优先级对该线程进行调度，从而使该线程拥有能够获得CPU时间片的机会。

　睡眠状态：在线程运行过程中可以调用sleep方法并在方法参数中指定线程的睡眠时间将线程状态转换为睡眠状态。这时，该线程在不释放占用资源的情况下停止运行指定的睡眠时间。时间到达后，线程重新由JVM线程调度器进行调度和管理。

挂起状态：可以通过调用suspend方法将线程的状态转换为挂起状态。这时，线程将释放占用的所有资源，由JVM调度转入临时存储空间，直至应用程序调用resume方法恢复线程运行。

死亡状态：当线程体运行结束或者调用线程对象的stop方法后线程将终止运行，由JVM收回线程占用的资源。

线程的调度

线程调用的意义在于JVM应对运行的多个线程进行系统级的协调，以避免多个线程争用有限资源而导致应用系统死机或者崩溃。为了线程对于 *** 作系统和用户的重要性区分开，Java定义了线程的优先级策略。Java将线程的优先级分为10个等级，分别用1-10之间的数字表示。数字越大表明线程的级别越高

为了控制线程的运行策略，Java定义了线程调度器来监控系统中处于就绪状态的所有线程。线程调度器按照线程的优先级决定那个线程投入处理器运行。在多个线程处于就绪状态的条件下，具有高优先级的线程会在低优先级线程之前得到执行。线程调度器同样采用"抢占式"策略来调度线程执行，即当前线程执行过程中有较高优先级的线程进入就绪状态，则高优先级的线程立即被调度执行。具有相同优先级的所有线程采用轮转的方式来共同分配CPU时间片。 在应用程序中设置线程优先级的方法很简单，在创建线程对象之后可以调用线程对象的setPriority方法改变该线程的运行优先级，同样可以调用getPriority方法获取当前线程的优先级。

多进程程序结构和多线程程序结构有很大的不同，多线程程序结构相对于多进程程序结构有以下的优势：

1、方便的通信和数据交换

线程间有方便的通信和数据交换机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。

2、更高效的利用CPU

使用多线程可以加快应用程序的响应。这对图形界面的程序尤其有意义，假如一个 *** 作耗时很长，那么整个系统都会等它 *** 作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单等 *** 作，而使用多线程技术，将耗时长的 *** 作置于一个新的线程，就可以避免这种尴尬情况的发生。

同时多线程使多CPU系统更加有效。 *** 作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。

具体可以看ZLG的《嵌入式Linux开发教程》上册。

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