进程和线程

【描述】线程和进程是一个老生常谈的话题，线程和进程的区别和优缺点有哪些？线程最多可以开多少个？

【解析】

1 区别

 线程是CPU调度的最小单位，进程是资源分配的最小单位。进程是线程的容器，真正完成代码执行的是线程，而进程则作为线程的执行环境。在32位的Windows操作系统中，系统要为每一个进程分配私有的2³²=4GB的虚拟地址空间。但实际上只有2GB的空间被用户分区使用，另外2GB空间被用于内核代码、设备驱动程序等内核分区。在进程中，线程共享用户分区这一地址空间。

2 优缺点

在Windows系统中，对于多进程程序而言，系统要为进程分配私有的4GB虚拟地址空间，占用的资源较多。而对于多线程的程序，多线程共享同一进程的地址空间，因此占用的资源较少。当进程切换时，需要交换整个地址空间，而线程之间切换只是执行环境的改变，因此效率较高。整体而言，在Windows系统中，多线程优于多进程，毕竟Windows系统是从多线程开始的。

在Linux系统中，采用POSIX标准，Unix家族都是从多进程过来的。多进程调度开销比多线程调度开销，没有显著区别。

一个形象的比喻，

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。

所谓的耗油多是指CPU的主频，但现在主频已不是问题，而内存也是越来越大。我们更希望行车过程畅通无阻。

3 线程栈

线程栈用于维护线程在执行代码时需要的所有函数参数和局部变量。在32位的系统中，进程中，线程最多能开多少个？

这个没有固定的答案，

线程的个数 =  进程用户空间/线程栈的大小。

在Windows平台默认的栈大小为1M，以此计算，理论上，可以开辟2GB/1M=2048个线程。但实际上，是无法做到的。因为有其他部分的消耗。

在Linux平台，如Fedora 10，利用ulimit -a指令可以查看堆栈的大小，结果为

stack size              (kbytes, -s) 10240
也就是10M。以此计算，最多开辟2GB/10MB=204个线程。另外查阅文档，反映Linux平台的栈默认大小应该是8192KB，而不是10M。

 

【实例剖析】

到底可以开多少个，不妨测试一下：

测试环境：Fedora10+虚拟机+512MB(虚拟内存估计是1024MB)

test.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <assert.h>void *start_routine(void *param){int data = *(int *)param;printf("%s:%d\n", __func__, data);return NULL;}#define THREADS_NR 1024void create_test_threads(){int i = 0;int ret1 = 0;void *ret2 = NULL;pthread_t ids[THREADS_NR] = {0};for(i = 0; i < THREADS_NR; i++){ret1 = pthread_create(ids + i, NULL, start_routine, &i);}for(i = 0; i < THREADS_NR; i++){pthread_join(ids[i], &ret2);}return ;}int main(int argc, char **argv){create_test_threads();return 0;}

Makefile

src = test.ctarget = testtemp = $(wildcard *~)flag = PTHREAD_TESTall:$(src)gcc -g -pthread -D$(flag) $^ -o $(target)clean:rm $(temp) $(target)

运行结果

start_routine:300start_routine:301start_routine:302start_routine:303start_routine:304段错误

 

实验证实在该的环境中，最多可以开辟305个线程。利用GDB调试:

gdb test

start_routine:303[Thread 0xbe409b90 (LWP 11075) exited][New Thread 0xbee0ab90 (LWP 11076)]start_routine:304[Thread 0xbee0ab90 (LWP 11076) exited][New Thread 0xbf80bb90 (LWP 11077)]start_routine:565[Thread 0xbf80bb90 (LWP 11077) exited]Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.0x00581b07 in pthread_join () from /lib/libpthread.so.0Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.9-2.i686(gdb) bt#0  0x00581b07 in pthread_join () from /lib/libpthread.so.0#1  0x0804859f in create_test_threads () at test1.c:29#2  0x080485d1 in main () at test1.c:37(gdb) frame 1#1  0x0804859f in create_test_threads () at test1.c:2929pthread_join(ids[i], &ret2);(gdb) p ret1$4 = 11(gdb) p ret2$5 = (void *) 0x0

错误发生在创建时，错误码为11

查看errno.h

利用find查看路劲

(1)  find / -name errno.h 2>/dev/null

/usr/src/kernels/2.6.27.5-117.fc10.i686/include/linux/errno.h/usr/src/kernels/2.6.27.5-117.fc10.i686/include/asm-x86/errno.h/usr/src/kernels/2.6.27.5-117.fc10.i686/include/asm-generic/errno.h

(2) 查看源文件

执行

cat /usr/src/kernels/2.6.27.5-117.fc10.i686/include/asm-generic/errno.h

发现11定义在同级目录下errno-base.h文件

查看

cat  /usr/src/kernels/2.6.27.5-117.fc10.i686/include/asm-generic/errno-base.h

#define EAGAIN          11      /* Try again */

利用man pthread_create查看，

ERRORS       The pthread_create() function shall fail if:       EAGAIN The system lacked the  necessary  resources  to  create  another              thread,  or  the  system-imposed  limit  on  the total number of              threads in a process {PTHREAD_THREADS_MAX} would be exceeded.       EINVAL The value specified by attr is invalid.       EPERM  The caller does not  have  appropriate  permission  to  set  the              required scheduling parameters or scheduling policy.       The  pthread_create()  function  shall  not  return  an  error  code of       [EINTR].       The following sections are informative.

说明是内存不足的问题。

 

 

 

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