进程与线程的一个简单解释

Posted 2020-09-14 ljbguanli

原文链接：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念。可是它们比較抽象，不easy掌握。

近期。我读到一篇材料，发现有一个非常好的类比，能够把它们解释地清晰易懂。

1.

计算机的核心是CPU，它承担了全部的计算任务。它就像一座工厂，时刻在执行。

2.

假定工厂的电力有限。一次仅仅能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其它车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次仅仅能执行一个任务。

3.

进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是执行一个进程。其它进程处于非执行状态。

4.

一个车间里，能够有非常多工人。他们协同完毕一个任务。

5.

线程就好比车间里的工人。一个进程能够包含多个线程。

6.

车间的空间是工人们共享的，比方很多房间是每一个工人都能够进出的。

这象征一个进程的内存空间是共享的，每一个线程都能够使用这些共享内存。

7.

但是，每间房间的大小不同。有些房间最多仅仅能容纳一个人。比方厕所。里面有人的时候。其它人就不能进去了。

这代表一个线程使用某些共享内存时，其它线程必须等它结束，才干使用这一块内存。

8.

一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁。就在门口排队。等锁打开再进去。这就叫"相互排斥锁"（Mutual exclusion。缩写 Mutex）。防止多个线程同一时候读写某一块内存区域。

9.

还有些房间，能够同一时候容纳n个人，比方厨房。也就是说，假设人数大于n，多出来的人仅仅能在外面等着。

这好比某些内存区域，仅仅能供给固定数目的线程使用。

10.

这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙。出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这样的做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出。mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，全然能够用后者替代前者。可是，由于mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是採用这样的设计。

11.

操作系统的设计。因此能够归结为三点：

（1）以多进程形式。同意多个任务同一时候执行；

（2）以多线程形式。同意单个任务分成不同的部分执行；

（3）提供协调机制。一方面防止进程之间和线程之间产生冲突。还有一方面同意进程之间和线程之间共享资源。

（完）