如何選好多線程和多進(jìn)程

關(guān)于多進(jìn)程和多線程，教科書上最經(jīng)典的一句話是“進(jìn)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(yīng)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(jìn)程與線程

進(jìn)程是程序執(zhí)行時(shí)的一個(gè)實(shí)例，即它是程序已經(jīng)執(zhí)行到課中程度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的匯集。從內(nèi)核的觀點(diǎn)看，進(jìn)程的目的就是擔(dān)當(dāng)分配系統(tǒng)資源（CPU時(shí)間、內(nèi)存等）的基本單位。

線程是進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。一個(gè)進(jìn)程由幾個(gè)線程組成（擁有很多相對獨(dú)立的執(zhí)行流的用戶程序共享應(yīng)用程序的大部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），線程與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。

"進(jìn)程——資源分配的最小單位，線程——程序執(zhí)行的最小單位"

進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，一個(gè)進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下不會對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響，而線程只是一個(gè)進(jìn)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(dú)的地址空間，一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉，所以多進(jìn)程的程序要比多線程的程序健壯，但在進(jìn)程切換時(shí)，耗費(fèi)資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時(shí)進(jìn)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(jìn)程。

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

使用多線程的理由之一是和進(jìn)程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務(wù)操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，總的說來，一個(gè)進(jìn)程的開銷大約是一個(gè)線程開銷的30倍左右，當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)上，這個(gè)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(jī)制。對不同進(jìn)程來說，它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方便。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)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(dāng)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(shí)被兩個(gè)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(zāi)難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時(shí)最需要注意的地方。

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

·提高應(yīng)用程序響應(yīng)。這對圖形界面的程序尤其有意義，當(dāng)一個(gè)操作耗時(shí)很長時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會等待這個(gè)操作，此時(shí)程序不會響應(yīng)鍵盤、鼠標(biāo)、菜單的操作，而使用多線程技術(shù)，將耗時(shí)長的操作（time consuming）置于一個(gè)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(dāng)線程數(shù)不大于CPU數(shù)目時(shí)，不同的線程運(yùn)行于不同的CPU上。

·改善程序結(jié)構(gòu)。一個(gè)既長又復(fù)雜的進(jìn)程可以考慮分為多個(gè)線程，成為幾個(gè)獨(dú)立或半獨(dú)立的運(yùn)行部分，這樣的程序會利于理解和修改。

我們按照多個(gè)不同的維度，做一個(gè)對比標(biāo)看看多線程和多進(jìn)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(jìn)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(fèi)口舌了，還是那句話，沒有絕對的好與壞，只有哪個(gè)更加合適的問題。我們來看實(shí)際應(yīng)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(yīng)用就是Web服務(wù)器了，來一個(gè)連接建立一個(gè)線程，斷了就銷毀線程，要是用進(jìn)程，創(chuàng)建和銷毀的代價(jià)是很難承受的

2）需要進(jìn)行大量計(jì)算的優(yōu)先使用線程

所謂大量計(jì)算，當(dāng)然就是要耗費(fèi)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(qiáng)相關(guān)的處理用線程，弱相關(guān)的處理用進(jìn)程

什么叫強(qiáng)相關(guān)、弱相關(guān)？理論上很難定義，給個(gè)簡單的例子就明白了。

一般的Server需要完成如下任務(wù)：消息收發(fā)、消息處理?！跋⑹瞻l(fā)”和“消息處理”就是弱相關(guān)的任務(wù)，而“消息處理”里面可能又分為“消息解碼”、“業(yè)務(wù)處理”，這兩個(gè)任務(wù)相對來說相關(guān)性就要強(qiáng)多了。因此“消息收發(fā)”和“消息處理”可以分進(jìn)程設(shè)計(jì)，“消息解碼”、“業(yè)務(wù)處理”可以分線程設(shè)計(jì)。

當(dāng)然這種劃分方式不是一成不變的，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

4）可能要擴(kuò)展到多機(jī)分布的用進(jìn)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(gè)維度的所謂的“復(fù)雜、簡單”應(yīng)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(gè)選擇原則：如果多進(jìn)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(gè)。

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