进程、线程、应用程序之间的关系

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序;线程是系统分配处理器时间资源的基本单元, 或者说进程之内独立执行的一个单元。对于操 作系统而言,其调度单元是线程。一个进程至少包括一个线程,通常将该线程称为主线程。一个进程从主线程的执行开始进而创建一个或多个附加线程,就是所谓基 于多线程的多任务。   那进程与线程的区别到底是什么?进程是执行程序的实例。例如,当你运行记事本程序(Nodepad)时,你就创建了一个用来容纳组成 Notepad.exe的代码及其所需调用动态链接库的进程。每个进程均运行在其专用且受保护的地址空间内。因此,如果你同时运行记事本的两个拷贝,该程 序正在使用的数据在各自实例中是彼此独立的。在记事本的一个拷贝中将无法看到该程序的第二个实例打开的数据。   以沙箱为例进行阐述。一个进程就好比一个沙箱。线程就如同沙箱中的孩子们。孩子们在沙箱子中跑来跑去,并且可能将沙子攘到别的孩子眼中,他们会互相踢打或 撕咬。但是,这些沙箱略有不同之处就在于每个沙箱完全由墙壁和顶棚封闭起来,无论箱中的孩子如何狠命地攘沙,他们也不会影响到其它沙箱中的其他孩子。因 此,每个进程就象一个被保护起来的沙箱。未经许可,无人可以进出。 实际上线程运行而进程不运行。两个进程彼此获得专用数据或内存的唯一途径就是通过协议来共享内存块。这是一种协作策略。下面让我们分析一下任务管理器里的进程选项卡。   这里的进程是指一系列进程,这些进程是由它们所运行的可执行程序实例来识别的,这就是进程选项卡中的第一列给出了映射名称的原因。请注意,这里并没有进程 名称列。进程并不拥有独立于其所归属实例的映射名称。换言之,如果你运行5个记事本拷贝,你将会看到5个称为Notepad.exe的进程。它们是如何彼 此区别的呢?其中一种方式是通过它们的进程ID,因为每个进程都拥有其独一无二的编码。该进程ID由Windows NT或Windows 2000生成,并可以循环使用。因此,进程ID将不会越编越大,它们能够得到循环利用。  第三列是被进程中的线程所占用的CPU时间百分比。它不是CPU的编号,而是被进程占用的CPU时间百分比。此时我的系统基本上是空闲的。尽管系统看上去 每一秒左右都只使用一小部分CPU时间,但该系统空闲进程仍旧耗用了大约99%的CPU时间。   第四列,CPU时间,是CPU被进程中的线程累计占用的小时、分钟及秒数。请注意,我对进程中的线程使用占用一词。这并不一定意味着那就是进程已耗用的 CPU时间总和,因为,如我们一会儿将看到的,NT计时的方式是,当特定的时钟间隔激发时,无论谁恰巧处于当前的线程中,它都将计算到CPU周期之内。通 常情况下,在大多数NT系统中,时钟以10毫秒的间隔运行。每10毫秒NT的心脏就跳动一下。有一些驱动程序代码片段运行并显示谁是当前的线程。让我们将 CPU时间的最后10毫秒记在它的帐上。因此,如果一个线程开始运行,并在持续运行8毫秒后完成,接着,第二个线程开始运行并持续了2毫秒,这时,时钟激 发,请猜一猜这整整10毫秒的时钟周期到底记在了哪个线程的帐上?答案是第二个线程。因此,NT中存在一些固有的不准确性,而NT恰是以这种方式进行计 时,实际情况也如是,大多数32位操作系统中都存在一个基于间隔的计时机制。请记住这一点,因为,有时当你观察线程所耗用的CPU总和时,会出现尽管该线 程或许看上去已运行过数十万次,但其CPU时间占用量却可能是零或非常短暂的现象,那么,上述解释便是原因所在。上述也就是我们在任务管理器的进程选项卡 中所能看到的基本信息列。  

      进程是个管理单元,管理着应用程序的多个线程,其中有个默认的主线程,其他线程都是从其他线程中派生出来的。线程一旦被创建,主线程是无法干涉它的。线程的销毁在.net中是通过抛出一个异常,来终止这个线程的。

      在.net出现以前,一个进程下,只能运行一个应用程序,而在,net出现后,一个进程下,可以运行多个应用程序,这都是因为应用程序域的出现。

以前使用进程边界来隔离在同一台计算机上运行的应用程序。每一个应用程序被加载到单独的进程中,这样就将该应用程序与在同一台计算机上运行的其他应用程序相隔离。

      隔离这些应用程序的原因在于内存地址是与进程相关的;在目标进程中,不能通过任何有意义的方式使用从一个进程传递到另一个进程的内存指针。此外,您不能在两个进程间进行直接调用。您必须代之以使用代理,它提供一定程度的间接性。

      应用程序域提供安全而通用的处理单元,公共语言运行库可使用它来提供应用程序之间的隔离。您可以在具有同等隔离级别(存在于单独的进程中)的单个进程中运 行几个应用程序域,而不会造成进程间调用或进程间切换等方面的额外开销。在一个进程内运行多个应用程序的能力显著增强了服务器的可伸缩性。

      隔离应用程序对于应用程序安全也是十分重要的。例如,您可以在单个浏览器进程中运行几个 Web 应用程序中的控件,同时使这些控件不能访问彼此的数据和资源。

      应用程序域所提供的隔离具有以下优点:

      在一个应用程序中出现的错误不会影响其他应用程序。因为类型安全的代码不会导致内存错误,所以使用应用程序域可以确保在一个域中运行的代码不会影响进程中的其他应用程序。       能够在不停止整个进程的情况下停止单个应用程序。使用应用程序域使您可以卸载在单个应用程序中运行的代码。       应用程序域形成了托管代码的隔离、卸载和安全边界。线程是公共语言运行库用来执行代码的操作系统构造。在运行时,所有托管代码均加载到一个应用程序域中,由特定的操作系统线程来运行。

      应用程序域和线程之间不具有一对一的相关性。在任意给定时间,在单个应用程序域中可以执行几个线程,而且特定线程并不局限在单个应用程序域内。也就是说,线程可以自由跨越应用程序域边界;不为每个应用程序域创建新线程。

      在任意给定时间,每一线程都在一个应用程序域中执行。运行库会跟踪在哪些应用程序域中有哪些线程正在运行。 

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