操作系统——进程(process)与线程(thread)

今天把好几篇一个月之前的私密文章开放了,因为发现手机端无法查看私密文章,仓促之间,有些文章其实是参照了别人的东西,暂时就这样吧。以后一定要规划出一个时间用来整理我的博客了。

这篇博文其实总结了几篇文章之后,加了一点自己的理解。面试和笔试在考操作系统时,进程和线程其实应该算是挺常见的一个问题了。目前为止我还没有被问到这个,不过在笔试中已经打过照面了。

先来点粗暴易懂的吧。贴上阮老师的原文:点击打开链接

阮老师的这篇文章也是翻译的外文。下面的评论有一些不同看法,只能说明进程与线程并不简单。

1.计算机的核心是CPU,它承担了所有的计算任务。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.但是,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.这时的解决办法,就是在门口挂n把锁。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,就知道必须要在门口排队等着。这种做法叫做“信号量”(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。

可以把mutex看作是semaphore的一种特殊情况(n=1)。因为mutex较为简单,且效率高,所以必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。

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再来点正式的吧。

概述:

(1)进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

(2)线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

(3)一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

(4)线程可以与同进程中的其他线程共享数据,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。

(5)一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。

进程与线程的区别:

(1)地址空间进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下,不会对其他进程产生影响;线程只是一个进程中的不同执行路径,有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,而是共享内存,所以一个线程死掉,就等于整个进程死掉。这也是多进程的程序要比多线程的程序健壮,但是在进程切换时,资源耗费较大的原因。

(2)线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。

(3)进程是资源分配的基本单位,线程是调度的基本单位。进程包含线程,线程共用进程的资源。

多任务的实现方式:

(1)多进程

(2)多线程

(3)多进程+多线程







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