【本人秃顶程序员】一文讲解进程、线程、多进程、多线程的优缺点

小灰灰 2022-10-01 11:47 302阅读 0赞

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# 一. 在Linux下编程多用多进程编程少用多线程编程 #

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。就比如我们都开跑车，油（主频）不是问题，也不怕上坡下坡，但就怕堵车。

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。

# 二. 进程 #

## 1. 进程的优点 ##

*  顺序程序的特点：具有封闭性和可再现性；
 *  程序的并发执行和资源共享。多道程序设计出现后，实现了程序的并发执行和资源共享，提高了系统的效率和系统的资源利用率。

## 2. 进程的缺点 ##

*  操作系统调度切换多个线程要比切换调度进程在速度上快的多。而且进程间内存无法共享，通讯也比较麻烦。
 *  线程之间由于共享进程内存空间，所以交换数据非常方便；在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。

# 三. 线程 #

## 1. 线程的优点 ##

*  它是一种非常”节俭”的多任务操作方式。在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种”昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别；
 *  线程间方便的通信机制，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；

使多CPU系统更加有效。操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；

## 2. 线程的缺点 ##

*  调度时, 要保存线程状态，频繁调度, 需要占用大量的机时；
 *  程序设计上容易出错（线程同步问题）。

# 四. 多进程 #

## 1. 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

## 2. 多进程缺点 ##

*  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；

# 五. 多线程 #

## 1. 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；

## 2. 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

在开发中，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。

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