进程与线程

简介:

         进程和线程是操作系统的基本概念,但是它们比较抽象,不容易掌握。下面用用两种不同的形式做个解释:        

         官方称:

                 进程:是程序的一次执行,该程序可以和其他程序并发执行。经常通常由 程序、数据和进程控制块组成。是独立分配资源的单位。

                 线程:进程中的一个实体,是被系统独立分配和调度的基本单位。

        草根却说:

        1、计算机的核心是CPU,它承担了所有计算机任务,它就像一座工厂,时刻在运行。

        

         2、假定工厂的电力有限,一次只能供给一个车间使用。也就是说,一个车间开工的时候,其他车间都必须停工。背后的含义就是,单个CPU一次只能运行一个任务。

         

          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总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。

           

           4、一个车间里,可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

            

            5、线程就好比车间里的工厂。一个进程可以包括多个线程。

            

            6、车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。

            

           7、可是,每间房间的大小不同,有些房间最多只能容纳一个人,比如厕所。里面有人的时候,其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。

            

           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“互斥锁”,防止多个线程同时读写某一块内存区域。

            

            9、还有些房间,可以同时容纳N个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于N,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定书目的线程使用。

             

            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。这种做法叫做“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,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。

          

          11、操作系统的设计,因此可以归纳为三点:

           (1)以多进程形式,允许多个任务同时运行;

           (2)以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行;

           (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,另一方面运行进程之间和线程之间共享资源。

         两种不同的解释方式,我会更对第二种印象深刻,因为它贴近生活,毕竟这些所谓的知识是在无数次的生活火花中碰撞多次得到的,草根的,才是真的好。

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