进程、线程和锁（几张图代表）—通俗易懂

约定不等于承诺〃 2023-07-18 09:28 11阅读 0赞

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。

### 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。 ###

![20180527120350460][]

### 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。 ###

![20180527120436124][]

### 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。 ###

![20180527120604987][]

### 4.一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。 ###

![20180527120640102][]

### 5.线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。 ###

![2018052712071516][]

### 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。 ###

![20180527120743311][]

###    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。 ###

![20180527120831871][]

### 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。 ###

![20180527120914131][]

### 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。 ###

![20180527120955349][]

### 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。 ###

![20180527121035737][]

### 11.操作系统的设计，因此可以归结为三点：   （1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；   （2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；   （3）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。 ###

![20180527121119757][]

原文链接：[http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes\_and\_threads.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2013_04_processes_and_threads.html]

[20180527120350460]: /images/20230528/30a2069d4ab24f0dacd9f994e701d3e4.png
[20180527120436124]: /images/20230528/71bee1e865ce46f5b2ca1a75c5015c1f.png
[20180527120604987]: /images/20230528/74223bd0521d484fb2f3c3843ae769e8.png
[20180527120640102]: /images/20230528/37f477f0f78242ab980bdc51d20f6a3c.png
[2018052712071516]: /images/20230528/47ce7d16bdc8461489ad53d72b0d9577.png
[20180527120743311]: /images/20230528/020dd07389584a2db46404989a8c3e50.png
[20180527120831871]: /images/20230528/d8cc3becaa134abebc2ec13bab32538c.png
[20180527120914131]: /images/20230528/a05a6c26af5042c7a4e183d594849519.png
[20180527120955349]: /images/20230528/a96787f9323747c49bfe783953f69b7d.png
[20180527121035737]: /images/20230528/d5f30c0c51e04360b274a9461def9f3e.png
[20180527121119757]: /images/20230528/9685612a4d81434a8ea6b82a3c8fe416.png
[http_www.ruanyifeng.com_blog_2013_04_processes_and_threads.html]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html