進(jìn)程

我們都知道計(jì)算機(jī)的核心是CPU，它承擔(dān)了所有的計(jì)算任務(wù)，而操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的管理者,它負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度，資源的分配和管理,

統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件；應(yīng)用程序是具有某種功能的程序，程序是運(yùn)行于操作系統(tǒng)之上的。

進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行的過(guò)程，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位，是應(yīng)用

程序運(yùn)行的載體。進(jìn)程是一種抽象的概念，從來(lái)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。進(jìn)程一般由程序，數(shù)據(jù)集合和進(jìn)程控制塊三部分組成。程序用于描述

進(jìn)程要完成的功能，是控制進(jìn)程執(zhí)行的指令集；數(shù)據(jù)集合是程序在執(zhí)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)和工作區(qū)；程序控制塊包含進(jìn)程的描述信息和控制信息

是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志

進(jìn)程具有的特征：

1. 動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，是臨時(shí)的，有生命期的，是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生，動(dòng)態(tài)消亡的；

2. 并發(fā)性：任何進(jìn)程都可以同其他進(jìn)行一起并發(fā)執(zhí)行；

3. 獨(dú)立性：進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位；

4. 結(jié)構(gòu)性：進(jìn)程由程序，數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊三部分組成

避免在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行同一應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例

有些應(yīng)用程序需要這種功能。實(shí)際上，通常來(lái)說(shuō)在同一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例并沒(méi)有意義。

直到現(xiàn)在，為了在Windows下滿足上述約束，開(kāi)發(fā)者最常用的方法仍然是使用有名互斥體（named mutex）技術(shù)。然而采用這種技術(shù)來(lái)滿足上述約束存在以下缺點(diǎn)：

• 該技術(shù)具有使互斥體的名字被其他應(yīng)用程序所使用的較小的、潛在的風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下該技術(shù)將不再有效并且會(huì)造成很難檢測(cè)到的bug。

• 該技術(shù)不能解決我們僅允許一個(gè)應(yīng)用程序產(chǎn)生N個(gè)實(shí)例這種一般的問(wèn)題。

幸而在System.Diagnostics.Process類中擁有GetCurrentProcess()（返回當(dāng)前進(jìn)程）和GetPro- cesses()（返回機(jī)器上所有的進(jìn)程）這樣的靜態(tài)方法。在下面的程序中我們?yōu)樯鲜鰡?wèn)題找到了一個(gè)優(yōu)雅且簡(jiǎn)單的解決方案。

通過(guò)方法參數(shù)指定了遠(yuǎn)程機(jī)器的名字后，GetProcesses()方法也可以返回遠(yuǎn)程機(jī)器上所有的進(jìn)程。

終止當(dāng)前進(jìn)程

可以調(diào)用System.Environment類中的靜態(tài)方法Exit(int exitCode)或FailFast(stringmessage)終止當(dāng)前進(jìn)程。Exit()方法是最好的選擇，它將徹底終止進(jìn)程并向操作系統(tǒng)返回指定的退出代碼值。之所以稱為徹底終止是因?yàn)楫?dāng)前對(duì)象的所有清理工作以及finally塊的執(zhí)行都將由不同的線程完成。當(dāng)然，終止進(jìn)程將花費(fèi)一定的時(shí)間。

顧名思義，F(xiàn)ailFast()方法可以迅速終止進(jìn)程。Exit()方法所做的預(yù)防措施將被它忽略。只有一個(gè)包含了指定信息的嚴(yán)重錯(cuò)誤會(huì)被操作系統(tǒng)記錄到日志中。你可能想要在探查問(wèn)題的時(shí)候使用該方法，因?yàn)榭梢詫⒃摮绦虻膹氐捉K止視為數(shù)據(jù)惡化的起因。

線程

　　在早期的操作系統(tǒng)中并沒(méi)有線程的概念，進(jìn)程是擁有資源和獨(dú)立運(yùn)行的最小單位，也是程序執(zhí)行的最小單位。任務(wù)調(diào)度采用的是時(shí)間片

輪轉(zhuǎn)的搶占式調(diào)度方式，而進(jìn)程是任務(wù)調(diào)度的最小單位，每個(gè)進(jìn)程有各自獨(dú)立的一塊內(nèi)存，使得各個(gè)進(jìn)程之間內(nèi)存地址相互隔離。

　　后來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，對(duì)CPU的要求越來(lái)越高，進(jìn)程之間的切換開(kāi)銷較大，已經(jīng)無(wú)法滿足越來(lái)越復(fù)雜的程序的要求了。于是就發(fā)明

了線程，線程是程序執(zhí)行中一個(gè)單一的順序控制流程，是程序執(zhí)行流的最小單元，是處理器調(diào)度和分派的基本單位。一個(gè)進(jìn)程可以有一個(gè)或

多個(gè)線程，各個(gè)線程之間共享程序的內(nèi)存空間(也就是所在進(jìn)程的內(nèi)存空間)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID，當(dāng)前指令指針PC，寄存器和堆棧組

成。而進(jìn)程由內(nèi)存空間(代碼，數(shù)據(jù)，進(jìn)程空間，打開(kāi)的文件)和一個(gè)或多個(gè)線程組成。

受托管的線程與 Windows線程

必須要了解，執(zhí)行.NET應(yīng)用的線程實(shí)際上仍然是Windows線程。但是，當(dāng)某個(gè)線程被CLR所知時(shí)，我們將它稱為受托管的線程。具體來(lái)說(shuō)，由受托管的代碼創(chuàng)建出來(lái)的線程就是受托管的線程。如果一個(gè)線程由非托管的代碼所創(chuàng)建，那么它就是非托管的線程。不過(guò)，一旦該線程執(zhí)行了受托管的代碼它就變成了受托管的線程。

一個(gè)受托管的線程和非托管的線程的區(qū)別在于，CLR將創(chuàng)建一個(gè)System.Threading.Thread類的實(shí)例來(lái)代表并操作前者。在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中，CLR將一個(gè)包含了所有受托管線程的列表保存在一個(gè)叫做ThreadStore地方。

CLR確保每一個(gè)受托管的線程在任意時(shí)刻都在一個(gè)AppDomain中執(zhí)行，但是這并不代表一個(gè)線程將永遠(yuǎn)處在一個(gè)AppDomain中，它可以隨著時(shí)間的推移轉(zhuǎn)到其他的AppDomain中。關(guān)于AppDomain的概念參見(jiàn)4.1。

從安全的角度來(lái)看，一個(gè)受托管的線程的主用戶與底層的非托管線程中的Windows主用戶是無(wú)關(guān)的。

搶占式多任務(wù)處理

我們可以問(wèn)自己下面這個(gè)問(wèn)題: 我的計(jì)算機(jī)只有一個(gè)處理器，然而在任務(wù)管理器中我們卻可以看到數(shù)以百計(jì)的線程正同時(shí)運(yùn)行在機(jī)器上！這怎么可能呢？

多虧了搶占式多任務(wù)處理，通過(guò)它對(duì)線程的調(diào)度，使得上述問(wèn)題成為可能。調(diào)度器作為Windows內(nèi)核的一部分，將時(shí)間切片，分成一段段的時(shí)間片。這些時(shí)間間隔以毫秒為精度且長(zhǎng)度并不固定。針對(duì)每個(gè)處理器，每個(gè)時(shí)間片僅服務(wù)于單獨(dú)一個(gè)線程。線程的迅速執(zhí)行給我們?cè)斐闪怂鼈冊(cè)谕瑫r(shí)運(yùn)行的假象。我們?cè)趦蓚€(gè)時(shí)間片的間隔中進(jìn)行上下文切換。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，那些正在等待某些Windows資源的線程將不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間片，直到資源有效為止。

之所以用搶占式這個(gè)形容詞來(lái)修飾這種多任務(wù)管理方式，是因?yàn)樵诖朔N方式下線程將被系統(tǒng)強(qiáng)制性中斷。那些對(duì)此比較好奇的人應(yīng)該了解到，在上下文切換的過(guò)程中，操作系統(tǒng)會(huì)在下一個(gè)線程將要執(zhí)行的代碼中插入一條跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)上下文切換的指令。該指令是一個(gè)軟中斷，如果線程在遇到這條指令前就終止了（例如，它正在等待某個(gè)資源），那么該指定將被刪除而上下文切換也將提前發(fā)生。

搶占式多任務(wù)處理的主要缺點(diǎn)在于，必須使用一種同步機(jī)制來(lái)保護(hù)資源以避免它們被無(wú)序訪問(wèn)。除此之外，還有另一種多任務(wù)管理模型，被稱為協(xié)調(diào)式多任務(wù)管理，其中線程間的切換將由線程自己負(fù)責(zé)完成。該模型普遍認(rèn)為太過(guò)危險(xiǎn)，原因在于線程間的切換不發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)太大。如我們?cè)?.2.8節(jié)中所解釋的那樣，該機(jī)制會(huì)在內(nèi)部使用以提升某些服務(wù)器的性能，例如SQL Server2005。但Windows操作系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了搶占式多任務(wù)處理。

進(jìn)程與線程的優(yōu)先級(jí)

某些任務(wù)擁有比其他任務(wù)更高的優(yōu)先級(jí)，它們需要操作系統(tǒng)為它們申請(qǐng)更多的處理時(shí)間。例如，某些由主處理器負(fù)責(zé)的外圍驅(qū)動(dòng)器必須不能被中斷。另一類高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就是圖形用戶界面。事實(shí)上，用戶不喜歡等待用戶界面被重繪。

那些從Win32世界來(lái)的用戶知道在CLR的底層，也就是Windows操作系統(tǒng)中，可以為每個(gè)線程賦予一個(gè)0~31的優(yōu)先級(jí)。但你無(wú)法在.NET的世界中也使用這些數(shù)值，因?yàn)椋?/p>

• 它們無(wú)法描述自身的含義。

• 隨著時(shí)間的流逝這些值是非常容易變化的。

1. 進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)

可以使用Process類中的類型為ProcessPriorityClass的PriorityClass{get;set;}屬性為進(jìn)程賦予一個(gè)優(yōu)先級(jí)。System.Diagnostics.ProcessPriorityClass枚舉包含以下值：

如果某個(gè)進(jìn)程中屬于Process類的PriorityBoostEnabled屬性的值為true（默認(rèn)值為true），那么當(dāng)該進(jìn)程占據(jù)前臺(tái)窗口的時(shí)候，它的優(yōu)先級(jí)將增加一個(gè)單位。只有當(dāng)Process類的實(shí)例引用的是本機(jī)進(jìn)程時(shí)，才能夠訪問(wèn)該屬性。

可以通過(guò)以下操作利用任務(wù)管理器來(lái)改變一個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)：在所選的進(jìn)程上點(diǎn)擊右鍵>設(shè)置優(yōu)先級(jí)>從提供的6個(gè)值（和上圖所述一致）中做出選擇。

Windows操作系統(tǒng)有一個(gè)優(yōu)先級(jí)為0的空閑進(jìn)程。該進(jìn)程不能被其他任何進(jìn)程使用。根據(jù)定義，進(jìn)程的活躍度用時(shí)間的百分比表示為：100%減去在空閑進(jìn)程中所耗費(fèi)時(shí)間的比率。

2. 線程的優(yōu)先級(jí)

每個(gè)線程可以結(jié)合它所屬進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，并使用System.Threading.Thread類中類型為T(mén)hreadPriority的Priority{get;set;}屬性定義各自的優(yōu)先級(jí)。System.Threading.Thread- Priority包含以下枚舉值：

在大多數(shù)應(yīng)用程序中，不需要修改進(jìn)程和線程的優(yōu)先級(jí)，它們的默認(rèn)值為Normal。

進(jìn)程與線程的區(qū)別

1. 線程是程序執(zhí)行的最小單位，而進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單位；

2. 一個(gè)進(jìn)程由一個(gè)或多個(gè)線程組成，線程是一個(gè)進(jìn)程中代碼的不同執(zhí)行路線

3. 進(jìn)程之間相互獨(dú)立，但同一進(jìn)程下的各個(gè)線程之間共享程序的內(nèi)存空間(包括代碼段，數(shù)據(jù)集，堆等)及一些進(jìn)程級(jí)的資源(如打開(kāi)文件和信

號(hào)等)，某進(jìn)程內(nèi)的線程在其他進(jìn)程不可見(jiàn)；

4. 調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多

一個(gè)程序至少一個(gè)進(jìn)程, 一個(gè)進(jìn)程至少一個(gè)線程

進(jìn)程有自己的獨(dú)立地址空間, 每啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程, 系統(tǒng)就會(huì)為它分配地址空間, 建立數(shù)據(jù)表來(lái)維護(hù)代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段， 這種操作非常昂貴。

而線程是共享進(jìn)程中的數(shù)據(jù)的, 使用相同的地址空間, 因此CPU切換一個(gè)線程的花費(fèi)遠(yuǎn)比進(jìn)程要小很多, 同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)線程的開(kāi)銷啊也比進(jìn)程要小很多。

線程之間的通信更方便, 同一進(jìn)程下的線程共享全局變量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù), 而進(jìn)程之間的通信需要以通信的方式進(jìn)行。

如何處理好同步與互斥是編寫(xiě)多線程程序的難點(diǎn)。

多進(jìn)程程序更健壯, 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(huì)對(duì)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, 但線程之間沒(méi)有獨(dú)立的空間, 所以可能一個(gè)線程出現(xiàn)問(wèn)題, 進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)程序出現(xiàn)問(wèn)題

線程和進(jìn)程關(guān)系示意圖

總之，線程和進(jìn)程都是一種抽象的概念，線程是一種比進(jìn)程還小的抽象，線程和進(jìn)程都可用于實(shí)現(xiàn)并發(fā)。

在早期的操作系統(tǒng)中并沒(méi)有線程的概念，進(jìn)程是能擁有資源和獨(dú)立運(yùn)行的最小單位，也是程序執(zhí)行的最小單位，它相當(dāng)于

一個(gè)進(jìn)程里只有一個(gè)線程，進(jìn)程本身就是線程。所以線程有時(shí)被稱為輕量級(jí)進(jìn)程

　　后來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，對(duì)多個(gè)任務(wù)之間上下文切換的效率要求越來(lái)越高，就抽象出一個(gè)更小的概念-線程，一般一個(gè)進(jìn)程會(huì)有多個(gè)

(也可以是一個(gè))線程。

任務(wù)調(diào)度

　　大部分操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度是采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的搶占式調(diào)度方式，也就是說(shuō)一個(gè)任務(wù)執(zhí)行一小段時(shí)間后強(qiáng)制暫停去執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)，每個(gè)

任務(wù)輪流執(zhí)行。任務(wù)執(zhí)行的一小段時(shí)間叫做時(shí)間片，任務(wù)正在執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)叫運(yùn)行狀態(tài)，任務(wù)執(zhí)行一段時(shí)間后強(qiáng)制暫停去執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)，被

暫停的任務(wù)就處于就緒狀態(tài)，等待下一個(gè)屬于它的時(shí)間片的到來(lái)。這樣每個(gè)任務(wù)都能得到執(zhí)行，由于CPU的執(zhí)行效率非常高，時(shí)間片

非常短，在各個(gè)任務(wù)之間快速地切換，給人的感覺(jué)就是多個(gè)任務(wù)在“同時(shí)進(jìn)行”，這也就是我們所說(shuō)的并發(fā)

為何不使用多進(jìn)程而是使用多線程？

　　　　線程廉價(jià)，線程啟動(dòng)比較快，退出比較快，對(duì)系統(tǒng)資源的沖擊也比較小。而且線程彼此分享了大部分核心對(duì)象(File Handle)的擁有權(quán)

　　　　如果使用多重進(jìn)程，但是不可預(yù)期，且測(cè)試?yán)щy