进程和线程的区别答案

【问题标题】：Difference between process and thread进程和线程的区别
【发布时间】：2011-04-21 20:42:21
【问题描述】：

今天面试时被问到一个问题。首先他们问如何提供同步线程之间。然后他们问如何提供进程之间的同步，因为我告诉他们，每个进程内部的变量不能与其他进程共享，所以他们要求我解释两个进程如何相互通信以及如何提供同步它们之间，以及在哪里声明共享变量？现在面试结束了，但我想知道答案，谁能解释一下？谢谢。

【问题讨论】：

共享等待，例如命名的 Mutex 或 Semaphore，将在整个进程中同步调用。
真正的进程间通信高度依赖于平台。通常，您可以通过进程之间的网络套接字进行通信来避免这种情况。我个人很想从商业方面给出有点圆滑但高度正确的答案“购买兵马俑许可证”。 :)
ok，例如 Mutex 或 Semaphore，所以这意味着我们需要一个 semaphore 变量，以便这些进程可以访问它并检查它。那么在哪里申报呢？每个进程内部？
小心：Java 中不直接支持跨进程互斥锁和信号量。 Java Semaphore 类是一个纯进程内工具。更一般地说，大多数操作系统都为跨进程同步提供了信号量机制，但这并不容易从 Java 代码中访问。
我认为这个问题的重点是：这个问题是关于 Java 的，还是关于更一般的机制的？

标签： java multithreading process

【解决方案1】：

我认为面试官可能没有使用正确的术语。进程在自己的空间中运行，并且在单独的答案中已提到，您必须使用特定于操作系统的机制在进程之间进行通信。这称为进程间通信的 IPC。

使用套接字是一种常见的做法，但可能效率极低，具体取决于您的应用程序。但如果使用纯 Java，这可能是唯一的选择，因为普遍支持套接字。

共享内存是另一种技术，但它是特定于操作系统的并且需要特定于操作系统的调用。您必须使用 JNI 之类的东西让 Java 应用程序访问共享内存服务。共享内存访问不同步，因此您可能必须使用信号量来同步多个进程之间的访问。

类 Unix 系统提供多种 IPC 机制，使用哪一种取决于您的应用程序的性质。共享内存可能是一种有限的资源，因此它可能不是最好的方法。谷歌搜索此主题会提供大量点击，提供有关技术细节的有用信息。

【讨论】：

【解决方案2】：

进程是虚拟内存空间、代码、数据和系统资源的集合。线程是要在进程中串行执行的代码。处理器执行线程，而不是进程，因此每个应用程序至少有一个进程，而一个进程总是至少有一个执行线程，称为主线程。除了主线程之外，一个进程还可以有多个线程。在引入多线程执行之前，应用程序都被设计为在单个执行线程上运行。

当一个线程开始执行时，它会继续执行，直到它被杀死或被具有更高优先级的线程（由用户操作或内核的线程调度程序）中断。每个线程可以运行单独的代码段，或者多个线程可以执行同一段代码。执行相同代码块的线程维护不同的堆栈。进程中的每个线程共享该进程的全局变量和资源。

【讨论】：

【解决方案3】：

要在两个进程之间进行通信，我想您可以使用 ServerSocket 和 Socket 来管理进程同步。您将绑定到特定端口（获取锁定），如果进程已经绑定，您可以连接到套接字（块）并等待服务器套接字关闭。

private static int KNOWN_PORT = 11000;//arbitrary valid port
private ServerSocket socket;
public void acquireProcessLock(){
   socket = new ServetSocket(KNOWN_PORT);
   INetAddress localhostInetAddres = ...
   try{
      socket.bind(localhostInetAddres );
   }catch(IOException failed){
      try{
       Socket socket = new Socket(localhostInetAddres ,KNOWN_PORT);
       socket.getInputStream().read();//block
      }catch(IOException ex){ acquireProcessLock(); } //other process invoked releaseProcessLock()
   }
}
public void releaseProcessLock(){
  socket.close();
}

不确定这是否是最好的方法，但我认为值得考虑。

【讨论】：

我也回答了他们使用 Socket 相互通信。但他们不满意。他们一遍又一遍地重复这个问题，所以还有其他想法吗？
但是请注意，操作系统有时会禁止来自不同进程或用户的第二次绑定到同一端口。
@Piotr 谢谢你。我很快就把它放在一起，但我确信会有特定于操作系统的问题需要解决。 @ratzip我假设您的意思是在两个单独的进程上运行的两个单独的JVM。如果是这种情况，它们将共享相同的内存（显然是虚拟的），但都没有指向彼此内存的指针。因此，您无法在单独的进程下同步对象。当他们说您不能使用 Sockets 和 IO 时，他们是否在寻找特定的东西？
他们询问两个进程如何相互通信和同步。这就是问题。我可能通过两个进程可以像线程一样同步。所以我告诉他们一个进程等待另一个 put 值到一个公共变量，然后它可以获取它。所以他们问在哪里声明公共变量，因为该变量不能被进程共享？
他们可能一直在寻找一些非常具体的东西，但一般来说。两个进程无法在共享内存块上同步，您可以在 java 代码中看到，例如 synchronize(myObject){ ... }。两个进程不知道彼此的堆，并反过来引用虚拟内存。

【解决方案4】：

同步仅适用于线程，它不适用于 Java 中的进程。它们没有跨进程工作的实用程序，因为进程不共享任何需要同步的状态。一个进程中的变量不会与另一个进程中的变量具有相同的数据

【讨论】：

是的，我明白你的回答，进程不共享任何状态，但我想知道两个进程是否会访问同一个共享内存？在这种情况下，我们是否应该考虑同步？

【解决方案5】：

从系统的角度来看，一个线程是由他的“state”和“instruction pointer”定义的。

指令指针（eip）包含要执行的下一条指令的地址。

线程“state”可以是：寄存器（eax、ebx等）、信号、open文件、代码、堆栈、由该线程管理的数据（变量、数组等）以及堆。

进程是一组线程，它们共享一部分“状态”：可能是代码、数据，堆。希望我能回答你的问题；）

编辑：进程可以通过 IPC（进程间通信）进行通信。有 3 种机制：共享内存、消息队列。我可以使用 Semaphors

实现进程之间的同步

我可以使用互斥锁（pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock 等）进行线程同步

【讨论】：

好的，谢谢。但我的问题是两个进程如何相互通信？是否存在这种情况：两个进程访问共享内存？如果是，如何提供同步？
我向他们解释生产者和消费者的问题，使用锁，信号量，但是他们问如何提供进程之间的同步，我回答他们声明一个公共变量，所以他们问因为每个进程中的变量可以不与他人共享，那么在哪里声明公共变量？
请注意，您的寄存器名称（eip、eax、ebx）是系统相关的（在您的情况下为 x86），而您的其余答案非常通用。
是的，我知道，但这仅用于示例目的。
@ratzip 我之前做过的一件事是在 FPGA 中实现 SMP 之间的同步。我认为这与您的问题非常相似。关键是使用两个处理器都可以访问的“硬件”互斥锁。可以在 SOPC builder 中创建硬件互斥 IP 核。

【解决方案6】：

查看 Terracotta Cluster 或 Terracotta 的 DSO Clustering 文档以了解如何解决此问题（字节码操作、在 putfield/getfield 级别维护 Java 语言规范的语义等）

【讨论】：

【解决方案7】：

最简单的答案是进程意味着正在执行的程序，而程序只不过是函数的集合。其中线程是进程的一部分，因为所有线程都是函数。换句话说，我们可以说一个进程可能有多个线程。操作系统总是为一个进程分配内存，并且该内存分配给该进程的线程。操作系统不为线程分配内存。

【讨论】：

【解决方案8】：

一句话，进程的设计比线程更独立。
它们的主要区别可以在内存级别进行描述。不同的进程彼此之间不共享任何内容，从寄存器、库存内存到堆内存，这使得它们在各自的轨道上安全。但是，通常线程被设计为共享一个公共堆内存，这为多进程计算任务提供了一种更紧密的连接方式。创建一种更有效的方式来占用计算资源。

例如如果我用 3 个进程计算，我必须让它们各自完成它们的工作并在系统级别等待它们的结果，同时，寄存器和堆栈内存总是被占用。但是，如果我用 3 个线程来做，那么如果线程 2 幸运地提前完成了它的工作，因为它计算的结果已经存储到公共堆内存池中，我们可以简单地杀死它，而无需等待其他人提供他们的结果，并且释放的寄存器和库存内存资源可以用于其他目的。

【讨论】：

【解决方案9】：

流程：

进程不过是正在执行的程序。
每个进程都有自己的内存地址空间。
流程用于重量级任务，即基本上是应用程序的执行。
进程之间的通信成本很高。
从一个进程切换到另一个进程需要一些时间来保存和加载寄存器、内存映射等。
进程是操作系统的方法。

线程：

线程是轻量级子进程。
线程共享相同的地址空间。
线程之间的通信成本很低。

注意：每个线程至少需要一个进程。

【讨论】：

【解决方案10】：

我想进程可以通过第三方进行通信：文件或数据库...

【讨论】：