如何選好多線程和多進程

關于多進程和多線程，教科書上最經(jīng)典的一句話是“進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調(diào)度的最小單位”，這句話應付考試基本上夠了，但如果在工作中遇到類似的選擇問題，那就沒有這么簡單了，選的不好，會讓你深受其害。

進程與線程

進程是程序執(zhí)行時的一個實例，即它是程序已經(jīng)執(zhí)行到課中程度的數(shù)據(jù)結構的匯集。從內(nèi)核的觀點看，進程的目的就是擔當分配系統(tǒng)資源（CPU時間、內(nèi)存等）的基本單位。

線程是進程的一個執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。一個進程由幾個線程組成（擁有很多相對獨立的執(zhí)行流的用戶程序共享應用程序的大部分數(shù)據(jù)結構），線程與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。

"進程——資源分配的最小單位，線程——程序執(zhí)行的最小單位"

進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產(chǎn)生影響，而線程只是一個進程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，只能用線程，不能用進程。

總的來說就是：進程有獨立的地址空間，線程沒有單獨的地址空間（同一進程內(nèi)的線程共享進程的地址空間）。

使用多線程的理由之一是和進程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務工作方式。而運行于一個進程中的多個線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分數(shù)據(jù)，啟動一個線程所花費的空間遠遠小于啟動一個進程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠遠小于進程間切換所需要的時間。據(jù)統(tǒng)計，總的說來，一個進程的開銷大約是一個線程開銷的30倍左右，當然，在具體的系統(tǒng)上，這個數(shù)據(jù)可能會有較大的區(qū)別。

使用多線程的理由之二是線程間方便的通信機制。對不同進程來說，它們具有獨立的數(shù)據(jù)空間，要進行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。線程則不然，由于同一進程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當然，數(shù)據(jù)的共享也帶來其他一些問題，有的變量不能同時被兩個線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來災難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時最需要注意的地方。

除了以上所說的優(yōu)點外，不和進程比較，多線程程序作為一種多任務、并發(fā)的工作方式，當然有以下的優(yōu)點：

·提高應用程序響應。這對圖形界面的程序尤其有意義，當一個操作耗時很長時，整個系統(tǒng)都會等待這個操作，此時程序不會響應鍵盤、鼠標、菜單的操作，而使用多線程技術，將耗時長的操作（time consuming）置于一個新的線程，可以避免這種尷尬的情況。

·使多CPU系統(tǒng)更加有效。操作系統(tǒng)會保證當線程數(shù)不大于CPU數(shù)目時，不同的線程運行于不同的CPU上。

·改善程序結構。一個既長又復雜的進程可以考慮分為多個線程，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程序會利于理解和修改。

我們按照多個不同的維度，做一個對比標看看多線程和多進程的具體區(qū)別：

看起來比較簡單，優(yōu)勢對比上是“線程3.5 v 2.5進程”，我們只管選線程就是了？

如果有這么簡單，今天就不用在這里浪費口舌了，還是那句話，沒有絕對的好與壞，只有哪個更加合適的問題。我們來看實際應用中究竟如何判斷更加合適。

1）需要頻繁創(chuàng)建銷毀的優(yōu)先用線程

原因請看上面的對比。

這種原則最常見的應用就是Web服務器了，來一個連接建立一個線程，斷了就銷毀線程，要是用進程，創(chuàng)建和銷毀的代價是很難承受的

2）需要進行大量計算的優(yōu)先使用線程

所謂大量計算，當然就是要耗費很多CPU，切換頻繁了，這種情況下線程是最合適的。

這種原則最常見的是圖像處理、算法處理。

3）強相關的處理用線程，弱相關的處理用進程

什么叫強相關、弱相關？理論上很難定義，給個簡單的例子就明白了。

一般的Server需要完成如下任務：消息收發(fā)、消息處理?！跋⑹瞻l(fā)”和“消息處理”就是弱相關的任務，而“消息處理”里面可能又分為“消息解碼”、“業(yè)務處理”，這兩個任務相對來說相關性就要強多了。因此“消息收發(fā)”和“消息處理”可以分進程設計，“消息解碼”、“業(yè)務處理”可以分線程設計。

當然這種劃分方式不是一成不變的，也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

4）可能要擴展到多機分布的用進程，多核分布的用線程

原因請看上面對比。

5）都滿足需求的情況下，用你最熟悉、最拿手的方式

至于“數(shù)據(jù)共享、同步”、“編程、調(diào)試”、“可靠性”這幾個維度的所謂的“復雜、簡單”應該怎么取舍，我只能說：沒有明確的選擇方法。但我可以告訴你一個選擇原則：如果多進程和多線程都能夠滿足要求，那么選擇你最熟悉、最拿手的那個。

需要提醒的是：雖然給了這么多的選擇原則，但實際應用中基本上都是“進程+線程”的結合方式，千萬不要真的陷入一種非此即彼的誤區(qū)。