操作系统 进程与线程 图解浅析

Posted 2020-06-09

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）