重要知識(shí)點(diǎn) - 什么是進(jìn)程(process)和線程(thread)

進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單元, 線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元。

一個(gè)應(yīng)用程序至少包括1個(gè)進(jìn)程，而1個(gè)進(jìn)程包括1個(gè)或多個(gè)線程，線程的尺度更小。

每個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中擁有獨(dú)立的內(nèi)存單元，而一個(gè)線程的多個(gè)線程在執(zhí)行過(guò)程中共享內(nèi)存。

計(jì)算機(jī)的核心是CPU，它承擔(dān)了所有的計(jì)算任務(wù)。它就像一座工廠，時(shí)刻在運(yùn)行。

假定工廠的電力有限，一次只能供給一個(gè)車間使用。也就是說(shuō)，一個(gè)車間開(kāi)工的時(shí)候，其他車間都必須停工。背后的含義就是，單個(gè)CPU一次只能運(yùn)行一個(gè)任務(wù)。編者注: 多核的CPU就像有了多個(gè)發(fā)電廠，使多工廠(多進(jìn)程)實(shí)現(xiàn)可能。

進(jìn)程就好比工廠的車間，它代表CPU所能處理的單個(gè)任務(wù)。任一時(shí)刻，CPU總是運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，其他進(jìn)程處于非運(yùn)行狀態(tài)。

一個(gè)車間里，可以有很多工人。他們協(xié)同完成一個(gè)任務(wù)。

線程就好比車間里的工人。一個(gè)進(jìn)程可以包括多個(gè)線程。

車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個(gè)工人都可以進(jìn)出的。這象征一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的，每個(gè)線程都可以使用這些共享內(nèi)存。

可是，每間房間的大小不同，有些房間最多只能容納一個(gè)人，比如廁所。里面有人的時(shí)候，其他人就不能進(jìn)去了。這代表一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)，其他線程必須等它結(jié)束，才能使用這一塊內(nèi)存。

一個(gè)防止他人進(jìn)入的簡(jiǎn)單方法，就是門(mén)口加一把鎖。先到的人鎖上門(mén)，后到的人看到上鎖，就在門(mén)口排隊(duì)，等鎖打開(kāi)再進(jìn)去。這就叫"互斥鎖"（Mutual exclusion，縮寫(xiě) Mutex），防止多個(gè)線程同時(shí)讀寫(xiě)某一塊內(nèi)存區(qū)域。

還有些房間，可以同時(shí)容納n個(gè)人，比如廚房。也就是說(shuō)，如果人數(shù)大于n，多出來(lái)的人只能在外面等著。這好比某些內(nèi)存區(qū)域，只能供給固定數(shù)目的線程使用。

這時(shí)的解決方法，就是在門(mén)口掛n把鑰匙。進(jìn)去的人就取一把鑰匙，出來(lái)時(shí)再把鑰匙掛回原處。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了，就知道必須在門(mén)口排隊(duì)等著了。這種做法叫做"信號(hào)量"（Semaphore），用來(lái)保證多個(gè)線程不會(huì)互相沖突。

不難看出，mutex是semaphore的一種特殊情況（n=1時(shí)）。也就是說(shuō)，完全可以用后者替代前者。但是，因?yàn)閙utex較為簡(jiǎn)單，且效率高，所以在必須保證資源獨(dú)占的情況下，還是采用這種設(shè)計(jì)。

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