38 (OC)* 进程、线程、堆栈

一、进程和线程

1.什么是进程

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序

每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内

比如同时打开QQ、Xcode，系统就会分别启动2个进程

通过“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程

2.什么是线程

1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程）

线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行

比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行

　　

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程：

线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.  一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.

每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

在很多现代操作系统中，一个进程的（虚）地址空间大小为4G，分为系统（内核？）空间和用户空间两部分，系统空间为所有进程共享，而用户空间是独立的，一般WINDOWS进程的用户空间为2G。

一个进程中的所有线程共享该进程的地址空间，但它们有各自独立的（/私有的）栈(stack)

堆：　是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。

栈：是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。

栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此，栈是　thread safe的。

每个Ｃ　＋＋对象的数据成员也存在在栈中，每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。

操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换　ＳＳ／ＥＳＰ寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。

 

堆和栈的区别：

· 1> 堆空间的内存是动态分配的,一般存放对象,并且需要手动释放内存。

· 2> 栈空间的内存由系统自动分配,一般存放局部变量等,不需要手动管理内存。

接下来我将从以下几个方面来阐述堆与栈的区别；

管理方式:

    对于栈来讲,由编译器自动管理,无需我们手动控制。

    对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory warning。

申请大小:

    栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域.即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规好的。栈的大小是1M,如果申请空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow.因此,能从栈获得的空间较小。

    堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域.这是因为系统是用链表来存储空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址.堆得大小受限于计算机系统中有效地虚拟内存.由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

碎片问题:

    对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。

    对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出得队列,它们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出。

分配方式:

    堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。

    栈有两种分配方式:静态分配和动态分配.静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配.动态分配由alloc函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,它的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。

分配效率:

    栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。

    堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的。