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进程与线程的一个简单解释
进程
(process)
和线程
(thread)
是操作系统的基本概念,但是它们比较抽象,不容易掌握。
最近,我读到一篇材料,发现有一个很好的类比,可以把它们解释地清晰易懂。
1.
计算机的核心是 CPU,它承担了所有的计算任务。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人。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工人都可以进出的。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"
(Mutual exclusion,缩写 Mutex)
,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,只能供给固定数目的线程使用。
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,因此可以归结为三点:
• 以多进程形式,允许多个任务同时运行;
•
以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行;
•
提供协调机制,一方面防止进程之间和线程之间产生冲突,另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。
文章转载自:
阮一峰的网络日志
原文:
http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html
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原文地址:https://www.cnblogs.com/hgmyz/p/12350839.html
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