题目③ 说一下进程和线程的区别

计算机基础--操作系统

进程和线程的通俗理解

CPU

计算机CPU好比一个在运作的工厂【电力有限，一次只能供给一个车间使用】；

进程

进程好比工厂里的车间，它代表CPU能处理的单个任务；

• 任一时刻，CPU总是运行一个进程，其它进程处于非运行状态

线程

线程好比车间里的工人，一个进程可以包含多个线程；

车间的空间是工人共享的

• 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

互斥锁Mutex

有的房间最多只能容纳一个人，比如厕所

• 一个线程使用某些内存空间时，其它线程必须等它结束才能使用这块内存

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，后到的人看到门锁了就在门口排队，等锁打开了再进去

• 互斥锁：防止多个线程同时读写某一块内存区域

信号量Semaphore

有些房间可以同时容纳n个人，比如厨房

• 好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用

门口挂n把锁。进去的人取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人看到钥匙空了就在门口排队

• 信号量：用来保证多个线程不会互相冲突

mutex是semaphore的一种特殊情况(n = 1)，可否用后者替换前者？

• 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

操作系统设计的总结

• 以多进程形式，允许多个任务同时运行

• 以多进程形式，允许单个任务拆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

概念

进程Process

• 指系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；是系统进行资源分配的最小单位

进程 = 线程 + 内存 + 文件/网络句柄

• 内存：逻辑内存，指的是内存的寻址空间。每个进程的内存是相互独立的。

• 文件/网络句柄：是所有进程共有的。例如打开同一个文件，去抢同一个网络的端口的操作是被允许的

线程thread

• 系统分配处理器时间资源的基本单位，或者说进程内独立执行的一个单元执行流；是程序执行的最小单位

线程 = 栈 + PC + TLS

• 栈：调用堆栈即调用栈（堆是没有含义的），从主线程的入口main函数，会不断地进行函数调用，每次调用时会把所有的参数和返回地址都压入栈中

• PC(Program Counter)程序计数器：操作系统真正运行的是一个个线程，而进程只是它的一个容器。PC就是指向当前的指令，指令存放在内存中；数据和程序是存储在同一片内存的，PC指针指向内存。

• TLS(thread local storage)：用来存储线程所独有的数据。线程才是操作系统真正运行的。

进程之间是怎样进行交互的？

• 通过TCP/IP的端口来实现

线程之间又是怎样进行交互的？

• 通过共享的内存，只要大家的指针是同一个就可以看到各自的内存

总结

1. 进程需要分配一大部分的内存，而线程只需要分配一部分栈。

2. 一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。

3. 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。

4. 一个线程可以创建和销毁另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。