進(jìn)程和線程的深入理解

下面是抽象類比：

1、單CPU：一臺(tái)單核處理器計(jì)算機(jī) = 一個(gè)車間；

2、多CPU：一臺(tái)多核處理器計(jì)算機(jī) = 一座工廠；

1、進(jìn)程：一個(gè)車間 = 一個(gè)進(jìn)程；（即一個(gè)運(yùn)行的程序）

2、多進(jìn)程：一座工廠可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)車間；

CPU和進(jìn)程：?jiǎn)蜟PU只能同時(shí)運(yùn)行單個(gè)進(jìn)程，多CPU可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程。

1、線程：車間內(nèi)一個(gè)工人 = 一個(gè)線程；

2、進(jìn)程與線程：一個(gè)進(jìn)程可以包括多個(gè)線程。

線程間內(nèi)存共享：車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個(gè)工人都可以進(jìn)出的。一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的，每個(gè)線程都可以使用這些共享內(nèi)存。

內(nèi)存安全：可是，每個(gè)車間容納大小不同，有的最多只能容納一個(gè)人。車間人滿的時(shí)候，其他人就進(jìn)不去了。

一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)，其他線程必須等它結(jié)束，才能使用這一塊內(nèi)存。

互斥鎖：一個(gè)防止他人進(jìn)入的簡(jiǎn)單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，后到的人看到上鎖，就在門口排隊(duì)，等鎖打開(kāi)再進(jìn)去。

這就叫"互斥鎖"–Mutex，防止兩個(gè)線程同時(shí)讀寫某一塊內(nèi)存區(qū)域。

信號(hào)量：這時(shí)的解決方法，就是在門口掛n把鑰匙。進(jìn)去的人就取一把鑰匙，出來(lái)時(shí)再把鑰匙掛回原處。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊(duì)等著了。

這種做法叫做"信號(hào)量"（Semaphore），用來(lái)保證多個(gè)線程不會(huì)互相沖突。

鎖和信號(hào)量：不難看出，互斥鎖是信號(hào)量的一種特殊情況（n=1時(shí)）。也就是說(shuō)，完全可以用后者替代前者。但是，因?yàn)閙utex較為簡(jiǎn)單，且效率高，所以在必須保證資源獨(dú)占的情況下，還是采用這種設(shè)計(jì)。

操作系統(tǒng)的資源分配與調(diào)度邏輯

1、以多進(jìn)程形式，允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行；

2、以多線程形式，允許單個(gè)任務(wù)分成不同的部分運(yùn)行；

3、提供協(xié)調(diào)機(jī)制，一方面防止進(jìn)程之間和線程之間產(chǎn)生沖突，另一方面允許進(jìn)程之間和線程之間共享資源。

下面是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忉專?/p>

進(jìn)程

進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，是程序在執(zhí)行過(guò)程中分配和管理資源的基本單位，每一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)自己的地址空間，至少有 5 種基本狀態(tài)，它們是：初始態(tài)，執(zhí)行態(tài)，等待狀態(tài)，就緒狀態(tài)，終止?fàn)顟B(tài)。

線程

線程是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。

進(jìn)程和線程的關(guān)系

1、線程是進(jìn)程的一部分

2、一個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，但至少有一個(gè)線程

進(jìn)程和線程的區(qū)別

理解它們的差別，我從資源使用的角度出發(fā)。（所謂的資源就是計(jì)算機(jī)里的中央處理器，內(nèi)存，文件，網(wǎng)絡(luò)等等）

1、根本區(qū)別：進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，而線程是任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位

2、開(kāi)銷方面：每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的代碼和數(shù)據(jù)空間（程序上下文），進(jìn)程之間切換開(kāi)銷大；線程可以看做輕量級(jí)的進(jìn)程，同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器（PC），線程之間切換的開(kāi)銷小

3、所處環(huán)境：在操作系統(tǒng)中能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程（程序）；而在同一個(gè)進(jìn)程（程序）中有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行（通過(guò)CPU調(diào)度，在每個(gè)時(shí)間片中只有一個(gè)線程執(zhí)行）

4、內(nèi)存分配：系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分配不同的內(nèi)存空間；而對(duì)線程而言，除了CPU外，系統(tǒng)不會(huì)為線程分配內(nèi)存（線程所使用的資源來(lái)自其所屬進(jìn)程的資源），線程組之間只能共享資源

5、包含關(guān)系：線程是進(jìn)程的一部分，所以線程也被稱為輕權(quán)進(jìn)程或者輕量級(jí)進(jìn)程