Процессы и потоки
Различают два способа реализации многозадачности:
- создать один процесс, имеющий несколько потоков выполнения (threads);
- создать несколько процессов, каждый из которых имеет один или несколько потоков выполнения.
Многозадачная (multi-process) система позволяет двум или более программам выполняться одновременно. Многопотоковая (multi-threaded) система позволяет одной программе выполнять сразу несколько потоков одновременно. Современные операционные системы сочетают в себе оба эти свойства. Приложение Win32 может состоять из одного или более процессов. Например, приложение по расчету параметров турбогенератора может состоять из удобной оболочки, написанной на языке C++ (главный процесс), и вычислительных модулей, написанных на языке FORTRAN и запускаемых в виде отдельных (порожденных) процессов. При этом возможен вариант, когда один процесс (модуль программы) занят выводом геометрии расчетной области, а другой одновременно производит расчет электромагнитного поля.
Процесс – это понятие, относящееся к операционной системе. Каждый раз, как вы запускаете приложение, система создает и запускает новый процесс. Процесс можно грубо отождествить с ехе-кодом, выполняющимся в отдельном процессоре. С каждым процессом система связывает такие ресурсы, как:
- виртуальное адресное пространство;
- исполнимый код и данные;
- базовый приоритет;
- описатели объектов;
- переменные окружения.
Windows NT/2000 отводит для каждого процесса виртуальное адресное пространство в 4 Гбайт, защищенное от других процессов, которые выполняются в системе в то же самое время.
Каждый процесс обязательно создает первичный поток (primary thread) выполнения. Он делает это автоматически и, если программист не предпринимает каких-либо специальных усилий по созданию второго потока, то первичный поток и породивший его процесс обычно отождествляются в сознании пользователя, а, часто и в сознании программиста. Но последний может создать еще один или несколько потоков, которые размещаются в одном и том же адресном пространстве, принадлежащем процессу. Когда они создаются, родительский процесс начинает выполняться не последовательно, а параллельно. Так реализуется потоковая многозадачность. Говорят, что потоки выполняются в контексте процесса.
Поток (thread) – это основной элемент системы, которому ОС выделяет машинное время. Поток может выполнять какую-то часть общего кода процесса, в том числе и ту часть, которая в это время уже выполняется другим потоком. Например, код функции, отображающей на экране степень продвижения процесса передачи информации, может одновременно выполняться двумя потоками, которые обслуживают двух клиентов одного сервера.
Примечание
Сравнительно недавно появилось еще несколько терминов, связанных с этой же тематикой. Нитью (fiber) потока называется выполняемый блок кодов, который "вручную" (manually) прерывается или планируется (scheduled) приложением. Нить выполняется в контексте потока, который ее планирует. Заданием (job object) называется группа процессов, объединенных в общий блок (unit). Задание в ОС имеет свое имя, атрибуты защиты и способность управлять общими (разделяемыми) ресурсами. Операции, производимые системой или программистом над заданиями, воздействуют на все составляющие его процессы.