进程和线程的理解

爱被打了一巴掌 2022-11-29 03:19 182阅读 0赞

## 进程和线程的理解 ##

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### 抽象类比： ###

**`单CPU`**：一台单核处理器计算机 = 一个车间；  
**`多CPU`**：一台多核处理器计算机 = 一座工厂；

**`进程`**：一个车间 = 一个进程； （即一个运行的程序）  
**`多进程`**：一座工厂可以同时运行多个车间；  
**`CPU和进程`**：**单CPU只能同时运行单个进程，多CPU可以同时运行多个进程**。

**`线程`**：车间内一个工人 = 一个线程；  
**`进程与线程`**：**一个进程可以包括多个线程**。

**`线程间内存共享`**：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。  
**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**。

**`内存安全`**：可是，每个车间容纳大小不同，有的最多只能容纳一个人。车间人满的时候，其他人就进不去了。  
**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。**

**`互斥锁`**：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"–Mutex，防止两个线程同时读写某一块内存区域**。

**`信号量`**：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**。

**`锁和信号量`**：不难看出，互斥锁是信号量的一种特殊情况（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。

**`操作系统的资源分配与调度逻辑`**

*  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。

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## 下面是严谨的解释： ##

### 进程 ###

`进程是程序的一次执行过程`，是一个动态概念，是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，每一个进程都有一个自己的地址空间，至少有 5 种基本状态，它们是：初始态，执行态，等待状态，就绪状态，终止状态。

### 线程 ###

`线程是CPU调度和分派的基本单位`，它可与同属一个进程的其他的线程**共享**进程所拥有的全部资源。

### 进程和线程的关系 ###

`线程是进程的一部分`  
`一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程`

### 进程和线程的区别 ###

理解它们的差别，我从资源使用的角度出发。（所谓的资源就是计算机里的中央处理器，内存，文件，网络等等）

`根本区别`：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位

`开销方面`：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），**进程之间切换开销大**；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），**线程之间切换的开销小**

`所处环境`：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行）

`内存分配`：系统为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（**线程所使用的资源来自其所属进程的资源**），线程组之间只能共享资源

`包含关系`：线程是进程的一部分，所以**线程也被称为轻权进程或者轻量级进程**

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