進程和線程
進程
進程是計算機中已運行程序的實體，一個正在運行的程序就是一個進程。
進程模型
每個進程擁有自己的程序計數(shù)器勾笆、寄存器和變量等，操作系統(tǒng)會用一張表記錄下每個進程中的信息卵渴。
就單核 CPU 而言：在某個時間點中，并不是所有進程都占用 CPU 資源，而是在 CPU 的高速切換中，每個進程都被 CPU 所運行按脚。
如果某個時間點只有一個進程運行，其他的進程的變量等信息就會被操作系統(tǒng)使用一張表來記錄敦冬，以便下一次 CPU 運算時調(diào)用辅搬，保持每次的結(jié)果相等，這張表稱為進程表匪补。
也就是說伞辛，每個進程在退出 CPU 調(diào)用的時候會把這進程表更新烂翰，以備下一次進入 CPU 時夯缺，數(shù)據(jù)的同步。
進程的狀態(tài)
進程有三種狀態(tài)：
運行態(tài)（這個時刻進程實際占用 CPU 資源）
就緒態(tài)（可以運行甘耿，但是因為其他的進程正在運行而暫時停止）
阻塞態(tài)（除非某種外部事件發(fā)生踊兜，否則進程不能運行）
這三種狀態(tài)可以互相切換：
- 運行態(tài) >> 阻塞態(tài)
操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)進程無法運行下去的時候就會發(fā)生這個轉(zhuǎn)換。比如：當(dāng)一個進程從 I/O 設(shè)備讀寫文數(shù)據(jù)的時候佳恬，如果一直沒有完成捏境，那么就會進入阻塞狀態(tài)于游。
- 運行態(tài) >> 就緒態(tài)
這個轉(zhuǎn)換是由于進程調(diào)度程序引起的，進程調(diào)度程序是操作系統(tǒng)的一部分垫言，但是進程感覺不到進程調(diào)度程序的存在贰剥。因為系統(tǒng)認為一個進程占用 CPU 時間過長，那么就會讓其進程退出筷频，使其他的進程使用 CPU 的時間蚌成。也就是從運行態(tài)轉(zhuǎn)換到了就緒態(tài)。
- 就緒態(tài) >> 運行態(tài)
這個轉(zhuǎn)換是上一個轉(zhuǎn)換的逆向凛捏，原理相同担忧，都是因為公平的原則，讓所有的進程公平起見坯癣，占用太久的進程需要使用 CPU 時間瓶盛，而讓就緒態(tài)進程轉(zhuǎn)換到運行態(tài)。
- 阻塞態(tài) >> 就緒態(tài)
比如：當(dāng)一個進程從 I/O 設(shè)備讀寫數(shù)據(jù)完畢之前是處于阻塞狀態(tài)示罗，而讀寫完畢之后就轉(zhuǎn)變?yōu)榱司途w態(tài)惩猫。如果這個時候 CPU 沒有其他需要運行的進程，那么就會發(fā)生從就緒態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\行態(tài)蚜点。
線程
一個進程最少有一個線程帆锋，也可以有多個線程。線程有的時候與進程類似禽额。假如進程是管家锯厢，那么線程就是苦力，要賣力的為進程干活兒脯倒。
線程像一種輕量級的進程实辑，它比進程更容易創(chuàng)建，也更容易撤銷藻丢。有時候剪撬，創(chuàng)建一個進程比創(chuàng)建一個線程多一到兩個數(shù)量級。所以悠反，這就體現(xiàn)出了線程的必要性残黑。
假設(shè)你在一個文字處理軟件中編寫文字，當(dāng)你覺得寫的文字足夠多以至于需要保存了斋否，如果這個文字處理軟件是一個單線程進程梨水，那么在你保存的同時，你就不能做其他的事情茵臭，比如繼續(xù)編寫文字疫诽。或者發(fā)生了另外一種情況：這個文字處理軟件開發(fā)者覺得這個軟件不夠好，對其做了改進奇徒，現(xiàn)在這個軟件可以自動保存了雏亚。
這樣就不需要擔(dān)心編輯很多內(nèi)容突然斷電導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。
第二天你還是生氣的對軟件開發(fā)者說道摩钙，在我輸入十幾個字之后電腦就動不了了罢低！
在單線程的進程中，程序只能做一件事胖笛，也就是說奕短，按照上面的例子，文字編輯器添加了自動保存的功能匀钧，在保存的同時翎碑，用戶不能夠?qū)ζ漭斎耄荒軌虻却４嫱瓿芍罄^續(xù)輸入之斯。
再舉一個例子：
老劉正在坐著清閑的看著報紙日杈，突然接到電話，說他的孫女發(fā)燒了需要照顧佑刷，正在他在趕路去孫女家的時候莉擒，朋友老李打電話讓他出去喝茶但是他不得不照顧完孫女再去喝茶。
老劉就類似于一個線程瘫絮，而他接到電話要去照顧孫女的時候涨冀，他就不能答應(yīng)老李的邀請。
要是老劉能分身的話麦萤，該多好鹿鳖！
事實上，老劉不能分身壮莹，而計算機中翅帜，可以使用多線程來完成任務(wù)。
多線程
上面所說命满，一個進程至少有一個線程涝滴，也可以有多個線程。為什么我們不使用多個進程合作而使用多個線程合作呢胶台？
試想：前面的文字處理軟件歼疮，我們可以再開啟一個進程來為軟件保存內(nèi)容，可是诈唬，這樣能做到嗎韩脏？
一個進程可以認為自己獨占了內(nèi)存，是看不見其他進程的內(nèi)存讯榕。那么上面的想法骤素，還可行嗎匙睹？
使用線程就能完美的解決這個問題了愚屁，因為多個線程是可以共享一個進程里的資源济竹。
這樣那個文字處理軟件開發(fā)者可以使用多個線程共同合作來完成任務(wù)：一個線程用來更新顯示，一個線程用來保存霎槐，一個線程用來監(jiān)聽鍵盤鼠標......
我們可以稱用來保存的那個線程為守護線程送浊。
經(jīng)典的線程模型
線程的實現(xiàn)有 3 種模型：
- 多對一(M:1)的用戶級線程模型
- 一對一(1:1)的內(nèi)核級線程模型
- 多對多(M:N)的兩級線程模型
用戶級線程模型：
在這個模型中，線程的創(chuàng)建丘跌、調(diào)度袭景、同步等所有的細節(jié)全部由進程的用戶空間線程包來處理，這樣就不需要內(nèi)核來接管這些操作闭树，這種模型可以在不支持線程的操作系統(tǒng)上實現(xiàn)耸棒。
在用戶空間管理線程的時候，每個進程就需要一張線程表报辱，用來記錄與跟蹤進程中的線程与殃，這張表與進程表類似， 但是線程表僅僅記錄各個線程的屬性碍现。比如：每個線程的程序計數(shù)器幅疼、堆棧指針、寄存器昼接、狀態(tài)等等爽篷。
用戶級線程有一個優(yōu)點，就是允許每個進程有自己定制的調(diào)度算法慢睡。例如逐工，在某個應(yīng)用程序中有些垃圾收集線程的應(yīng)用就不需要擔(dān)心在不適合的時候停止導(dǎo)致食物。
用戶級線程有一個問題：如果一個線程開始執(zhí)行漂辐，那么該進程中的其他線程就不能執(zhí)行钻弄，當(dāng)這個運行的線程被阻塞了，那么操作系統(tǒng)將認為整個進程都是阻塞住了者吁，進而該進程中的其他線程無法調(diào)度窘俺。
線程與進程類似，但是也有不同之處：
a. 線程沒有時鐘中斷
b. 線程可以調(diào)用 yield 函數(shù)复凳，在執(zhí)行這個函數(shù)之后就可以調(diào)用線程調(diào)度程序來選擇另外一個需要運行的線程瘤泪。而進程不可以。不同的進程所擁有的資源都是相對獨立的育八，所以不同進程之間是競爭關(guān)系对途，而線程之間是相互合作用來完成某個任務(wù)而存在，是合作關(guān)系髓棋。所以進程沒有那么高尚实檀，將自己寶貴的時間片讓給其他進程惶洲。
內(nèi)核級線程：
在這個模型中，進程中就不需要線程表了膳犹，也沒有線程表恬吕。但是须床，內(nèi)核中有用來記錄系統(tǒng)中所有線程的線程表铐料。內(nèi)核中的線程表與上述用戶級線程表記錄的信息是一樣的。
當(dāng)一個進程的線程阻塞住了豺旬，內(nèi)核可以選擇是讓其阻塞住線程的進程中其他線程執(zhí)行或者是讓其他進程中的線程執(zhí)行。
在內(nèi)核中創(chuàng)建與銷毀線程的開銷相對來說是比較大的。
混合實現(xiàn)：
用戶級線程與內(nèi)核級線程都有各自的優(yōu)點與缺點愧沟，人們研究了許多鍵這兩種優(yōu)點結(jié)合起來的方法央渣。
有一種方法就是，使用內(nèi)核級線程卜朗，然后將用戶級線程與謳歌或者全部內(nèi)核級線程多路復(fù)用起來拔第，這樣，內(nèi)核只識別內(nèi)核級線程场钉，并對其進行調(diào)度蚊俺，其中一些內(nèi)核級線程會被多個用戶級線程多路復(fù)用。這樣每個內(nèi)河集線程有一個輪流復(fù)用的用戶級線程集合逛万。
