進程與線程的一個簡單解釋

原文鏈接:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

進程(process)和線程(thread)是操作系統(tǒng)的基本概念,但是它們比較抽象薪丁,不容易掌握汤善。

最近幸撕,我讀到一篇材料鬼廓,發(fā)現有一個很好的類比燃逻,可以把它們解釋地清晰易懂闷袒。

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計算機的核心是CPU坑律,它承擔了所有的計算任務。它就像一座工廠囊骤,時刻在運行晃择。

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假定工廠的電力有限,一次只能供給一個車間使用也物。也就是說宫屠,一個車間開工的時候,其他車間都必須停工滑蚯。背后的含義就是浪蹂,單個CPU一次只能運行一個任務。

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進程就好比工廠的車間告材,它代表CPU所能處理的單個任務坤次。任一時刻,CPU總是運行一個進程斥赋,其他進程處于非運行狀態(tài)缰猴。

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一個車間里,可以有很多工人疤剑。他們協同完成一個任務洛波。

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線程就好比車間里的工人。一個進程可以包括多個線程骚露。

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車間的空間是工人們共享的蹬挤,比如許多房間是每個工人都可以進出的。這象征一個進程的內存空間是共享的棘幸,每個線程都可以使用這些共享內存焰扳。

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可是,每間房間的大小不同误续,有些房間最多只能容納一個人吨悍,比如廁所。里面有人的時候蹋嵌,其他人就不能進去了育瓜。這代表一個線程使用某些共享內存時,其他線程必須等它結束栽烂,才能使用這一塊內存躏仇。

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一個防止他人進入的簡單方法恋脚,就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門焰手,后到的人看到上鎖糟描,就在門口排隊,等鎖打開再進去书妻。這就叫"互斥鎖"(Mutual exclusion船响,縮寫 Mutex),防止多個線程同時讀寫某一塊內存區(qū)域躲履。

[圖片上傳中...(image-ba371e-1533522177766-2)]

還有些房間见间,可以同時容納n個人,比如廚房工猜。也就是說缤剧,如果人數大于n,多出來的人只能在外面等著域慷。這好比某些內存區(qū)域荒辕,只能供給固定數目的線程使用。

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這時的解決方法犹褒,就是在門口掛n把鑰匙抵窒。進去的人就取一把鑰匙,出來時再把鑰匙掛回原處叠骑。后到的人發(fā)現鑰匙架空了李皇,就知道必須在門口排隊等著了。這種做法叫做"信號量"(Semaphore)宙枷,用來保證多個線程不會互相沖突掉房。

不難看出,mutex是semaphore的一種特殊情況(n=1時)慰丛。也就是說卓囚,完全可以用后者替代前者。但是诅病,因為mutex較為簡單哪亿,且效率高,所以在必須保證資源獨占的情況下贤笆,還是采用這種設計蝇棉。

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操作系統(tǒng)的設計,因此可以歸結為三點:

(1)以多進程形式芥永,允許多個任務同時運行篡殷;

(2)以多線程形式,允許單個任務分成不同的部分運行埋涧;

(3)提供協調機制板辽,一方面防止進程之間和線程之間產生沖突奇瘦,另一方面允許進程之間和線程之間共享資源。

(完)

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