談談程序和執行緒的區別 面試

2022-07-20 08:12:09 字數 2698 閱讀 1456

既然要談區別,那麼首先需要理解什麼是程序和執行緒。

之前,我讀到一篇材料,發現有乙個很好的模擬,可以把它們解釋地清晰易懂。

1.計算機的核心是cpu,它承擔了所有的計算任務。它就像一座工廠,時刻在執行。

2.假定工廠的電力有限,一次只能供給乙個車間使用。也就是說,乙個車間開工的時候,其他車間都必須停工。背後的含義就是,單個cpu一次只能執行乙個任務。

3.程序就好比工廠的車間,它代表cpu所能處理的單個任務。任一時刻,cpu總是執行乙個程序,其他程序處於非執行狀態。

4.乙個車間裡,可以有很多任務人。他們協同完成乙個任務。

5.執行緒就好比車間裡的工人。乙個程序可以包括多個執行緒。

6.車間的空間是工人們共享的,比如許多房間是每個工人都可以進出的。這象徵乙個程序的記憶體空間是共享的,每個執行緒都可以使用這些共享記憶體。

7.可是,每間房間的大小不同,有些房間最多只能容納乙個人,比如廁所。裡面有人的時候,其他人就不能進去了。這代表乙個執行緒使用某些共享記憶體時,其他執行緒必須等它結束,才能使用這一塊記憶體。

8.乙個防止他人進入的簡單方法,就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門,後到的人看到上鎖,就在門口排隊,等鎖開啟再進去。這就叫"互斥鎖"(mutual exclusion,縮寫 mutex),防止多個執行緒同時讀寫某一塊記憶體區域。

9.還有些房間,可以同時容納n個人,比如廚房。也就是說,如果人數大於n,多出來的人只能在外面等著。這好比某些記憶體區域,只能供給固定數目的執行緒使用。

10.這時的解決方法,就是在門口掛n把鑰匙。進去的人就取一把鑰匙,出來時再把鑰匙掛回原處。後到的人發現鑰匙架空了,就知道必須在門口排隊等著了。這種做法叫做"訊號量"(semaphore),用來保證多個執行緒不會互相衝突。

不難看出,mutex是semaphore的一種特殊情況(n=1時)。也就是說,完全可以用後者替代前者。但是,因為mutex較為簡單,且效率高,所以在必須保證資源獨佔的情況下,還是採用這種設計。

11.作業系統的設計,因此可以歸結為三點:

(1)以多程序形式,允許多個任務同時執行;

(2)以多執行緒形式,允許單個任務分成不同的部分執行;

(3)提供協調機制,一方面防止程序之間和執行緒之間產生衝突,另一方面允許程序之間和執行緒之間共享資源。

這個模擬可以很形象的說明程序與執行緒的區別。

當然面試的時候你不可能說上這一堆,面試官估計要跟你急,時間寶貴,我們需要用最精簡的語言說出兩者的概念以及區別。

你可以這樣分點回答(面試時需要邏輯條理清晰、語言簡潔、直中要害):

(1)程序

程序是程式的一次執行過程,是乙個動態概念,是程式在執行過程中分配和管理資源的基本單位,每乙個程序都有乙個自己的位址空間,至少有 5 種基本狀態,它們是:初始態,執行態,等待狀態,就緒狀態,終止狀態。

(2)執行緒

執行緒是cpu排程和分派的基本單位,它可與同屬乙個程序的其他的執行緒共享程序所擁有的全部資源。

(3)聯絡

執行緒是程序的一部分,乙個執行緒只能屬於乙個程序,而乙個程序可以有多個執行緒,但至少有乙個執行緒。

(4)區別:理解它們的差別,我從資源使用的角度出發。(所謂的資源就是計算機裡的**處理器,記憶體,檔案,網路等等)

根本區別:程序是作業系統資源分配的基本單位,而執行緒是任務排程和執行的基本單位

在開銷方面:每個程序都有獨立的**和資料空間(程式上下文),程式之間的切換會有較大的開銷;執行緒可以看做輕量級的程序,同一類執行緒共享**和資料空間,每個執行緒都有自己獨立的執行棧和程式計數器(pc),執行緒之間切換的開銷小。

所處環境:在作業系統中能同時執行多個程序(程式);而在同乙個程序(程式)中有多個執行緒同時執行(通過cpu排程,在每個時間片中只有乙個執行緒執行)

記憶體分配方面:系統在執行的時候會為每個程序分配不同的記憶體空間;而對執行緒而言,除了cpu外,系統不會為執行緒分配記憶體(執行緒所使用的資源來自其所屬程序的資源),執行緒組之間只能共享資源。

包含關係:沒有執行緒的程序可以看做是單執行緒的,如果乙個程序內有多個執行緒,則執行過程不是一條線的,而是多條線(執行緒)共同完成的;執行緒是程序的一部分,所以執行緒也被稱為輕權程序或者輕量級程序。

擴充套件閱讀

1、為什麼需要設計執行緒?

在傳統程序模型中,程序的內涵可分為下面兩個方面:

既然是兩個獨立的功能,可不可以把它們分離呢?這就出現了執行緒(thread)的概念:

那麼執行與排程的基本單位是執行緒,這樣設定有什麼好處?

計算機作業系統裡面有兩個重要概念:併發和隔離。

併發是為了盡量讓硬體利用率高,執行緒是為了在系統層面做到併發。執行緒上下文切換效率比程序上下文切換會高很多,這樣可以提高併發效率。

隔離也是併發之後要解決的重要問題,計算機的資源一般是共享的,隔離要能保障崩潰了這些資源能夠被**,不影響其他**的使用。所以說乙個作業系統只有執行緒沒有程序也是可以的,只是這樣的系統會經常崩潰而已,作業系統剛開始發展的時候和這種情形很像。

所以:執行緒和併發有關係,程序和隔離有關係。執行緒基本是為了**併發執行引入的概念,因為要分配cpu時間片,暫停後再恢復要能夠繼續和沒暫停一樣繼續執行;程序相當於一堆執行緒加上執行緒執行過程中申請的資源,一旦掛了,這些資源都要能**,不影響其他程式。

節選自:

面試 執行緒和程序的區別

1 首先是定義 程序 是執行中一段程式,即一旦程式被載入到記憶體中並準備執行,它就是乙個程序。程序是表示資源分配的的基本概念,又是排程執行的基本單位,是系統中的併發執行的單位。執行緒 單個程序中執行中每個任務就是乙個執行緒。執行緒是程序中執行運算的最小單位。2 乙個執行緒只能屬於乙個程序,但是乙個程...

面試 (執行緒和程序的區別)

1 首先是定義 程序 是執行中一段程式,即一旦程式被載入到記憶體中並準備執行,它就是乙個程序。程序是表示資源分配的的基本概念,又是排程執行的基本單位,是系統中的併發執行的單位。執行緒 單個程序中執行中每個任務就是乙個執行緒。執行緒是程序中執行運算的最小單位。2 乙個執行緒只能屬於乙個程序,但是乙個程...

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