多進程與多線程的選擇

作者：王姍姍，華清遠見嵌入式學院講師。

 上周去參加答辯，內容是安防系統，然後就想到了我們如何來實現我們的程式，是選擇進程還是線程。帶著疑惑，查了些資料，總結如下：

1、首先要明確進程和線程的含義：

進程（Process）是具有一定獨立功能的程式關於某個資料集合上的一次運行活動，是系統進行資源分派和調度的一個獨立單位。與程式相比，程式只是一組指令的有序集合，它本身沒有任何啟動並執行含義，只是一個靜態實體。進程是程式在某個資料集上的執行，是一個動態實體。它因建立而產生，因調度而運行，因等待資源或事件而被處於等待狀態，因完成任務而被撤消，反映了一個程式在一定的資料集上啟動並執行全部動態過程。

每個正在系統上啟動並執行程式都是一個進程。每個進程包含一到多個線程。進程也可能是整個程式或者是部分程式的動態執行。線程是一組指令的集合，或者是程式的特殊段，它可以在程式裡獨立執行。也可以把它理解為代碼啟動並執行上下文。所以線程基本上是輕量級的進程，它負責在單個程式裡執行多任務。通常由作業系統負責多個線程的調度和執行。

多線程是為了同步完成多項任務，不是為了提高運行效率，而是為了提高資源使用效率來提高系統的效率。線程是在同一時間需要完成多項任務的時候實現的。

使用線程的好處有以下幾點：

a)使用線程可以把佔據長時間的程式中的任務放到後台去處理

b)使用者介面可以更加吸引人，這樣比如使用者點擊了一個按鈕去觸發某些事件的處理，可以彈出一個進度條來顯示處理的進度

c)程式的運行速度可能加快

d)在一些等待的任務實現上如使用者輸入、檔案讀寫和網路收發資料等，線程就比較有用了。在這種情況下我們可以釋放一些珍貴的資源如記憶體佔用等等。

2、其次來看下線程和進程的關係

線程是屬於進程的，線程運行在進程空間內，同一進程所產生的線程共用同一記憶體空間，當進程退出時該進程所產生的線程都會被強制退出並清除。線程可與屬於同一進程的其它線程共用進程所擁有的全部資源，但是其本身基本上不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資訊(如程式計數器、一組寄存器和棧)。

3、然後我們來看下線程和進程間的比較

 

4、設計時考慮的提示

這裡參照ang639在多進程和多線程設計思考中提及的原則:

1.盡量避免長駐記憶體的進程，例如那些很少用到的功能，或周期性很長（10分鐘以上），把它們的功能提取出來，做成一個小的應用程式。需要的時候再把它們拉起來（如通過crontab配置，或直接system）。

2.把目標設計成子功能系統的組合可用提高重用的易用性和維護性。
把目標根據功能劃分不同的子系統，子系統間遵循特定的協議（文本或XML），由通訊聯絡起來，協作完成目標。

也就是說，我們在做設計的時候可以如下考慮：

1、線程的建立以及線程間的通訊和同步都比進程要快。 在多核CPU上的任務分割是對線程而言的，不是進程。

2、如果不需要頻繁的建立和銷毀 執行的效率是並不多的，需要頻繁建立的話，線程快。

3、其它的就根據你的實際情況選擇了， 要是沒有資料通訊什麼的， 線程間的通訊比進程間方便。最關鍵的一點,多線程可以讓同一個程式的不同部分並發執行。

所以在做安防系統的時候，警示系統和監控系統之間可以用多進程來做，對於警示系統中可以用多線程來實現如果發生意外，可以向使用者發送訊息，同時鳴笛，以及如果是火警的話，可以開啟閥門等。