最近看了一篇文章,本文非作者原創(chuàng)铣耘,來(lái)源于阮一峰的網(wǎng)絡(luò)日志洽沟,基于這種類比形式解釋進(jìn)程、線程清晰易懂蜗细,本人留下筆記裆操,方便后續(xù)查看怒详。
1.
計(jì)算機(jī)的核心是CPU,它承擔(dān)了所有的計(jì)算任務(wù)踪区。它就像一座工廠昆烁,時(shí)刻在運(yùn)行。
2.
假定工廠的電力有限缎岗,一次只能供給一個(gè)車間使用静尼。也就是說(shuō),一個(gè)車間開工的時(shí)候传泊,其他車間都必須停工鼠渺。背后的含義就是,單個(gè)CPU一次只能運(yùn)行一個(gè)任務(wù)眷细。
3.
進(jìn)程就好比工廠的車間拦盹,它代表CPU所能處理的單個(gè)任務(wù)。任一時(shí)刻溪椎,CPU總是運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程掌敬,其他進(jìn)程處于非運(yùn)行狀態(tài)。
4.
一個(gè)車間里池磁,可以有很多工人奔害。他們協(xié)同完成一個(gè)任務(wù)。
5.
線程就好比車間里的工人地熄。一個(gè)進(jìn)程可以包括多個(gè)線程华临。
6.
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)出的端考。這象征一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的雅潭,每個(gè)線程都可以使用這些共享內(nèi)存。
7.
可是却特,每間房間的大小不同扶供,有些房間最多只能容納一個(gè)人,比如廁所裂明。里面有人的時(shí)候椿浓,其他人就不能進(jìn)去了。這代表一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)闽晦,其他線程必須等它結(jié)束扳碍,才能使用這一塊內(nèi)存。
8.
一個(gè)防止他人進(jìn)入的簡(jiǎn)單方法仙蛉,就是門口加一把鎖笋敞。先到的人鎖上門,后到的人看到上鎖荠瘪,就在門口排隊(duì)夯巷,等鎖打開再進(jìn)去赛惩。這就叫"互斥鎖"(Mutual exclusion,縮寫 Mutex)趁餐,防止多個(gè)線程同時(shí)讀寫某一塊內(nèi)存區(qū)域喷兼。
9.
還有些房間,可以同時(shí)容納n個(gè)人澎怒,比如廚房褒搔。也就是說(shuō),如果人數(shù)大于n喷面,多出來(lái)的人只能在外面等著星瘾。這好比某些內(nèi)存區(qū)域,只能供給固定數(shù)目的線程使用惧辈。
10.
這時(shí)的解決方法琳状,就是在門口掛n把鑰匙。進(jìn)去的人就取一把鑰匙盒齿,出來(lái)時(shí)再把鑰匙掛回原處念逞。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了,就知道必須在門口排隊(duì)等著了边翁。這種做法叫做"信號(hào)量"(Semaphore)翎承,用來(lái)保證多個(gè)線程不會(huì)互相沖突。
不難看出符匾,mutex是semaphore的一種特殊情況(n=1時(shí))叨咖。也就是說(shuō),完全可以用后者替代前者啊胶。但是甸各,因?yàn)閙utex較為簡(jiǎn)單,且效率高焰坪,所以在必須保證資源獨(dú)占的情況下趣倾,還是采用這種設(shè)計(jì)。
11.
操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)某饰,因此可以歸結(jié)為三點(diǎn):
(1)以多進(jìn)程形式儒恋,允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行;
(2)以多線程形式露乏,允許單個(gè)任務(wù)分成不同的部分運(yùn)行碧浊;
(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)生沖突瘟仿,另一方面允許進(jìn)程之間和線程之間共享資源。