高并发系列之五：进程和线程

进程和线程是操作系统的基本概念，抽象且不容易理解

1. 计算机的核心是CPU，他承担了所有的计算任务，他就像一个工厂，时刻在运行。
2. 假定工厂的电力有限，同一时间只能给一个车间供电，也就是说，当一个车间工作时，其他的车间必须停工，言外之意就是，CPU在一次只能运行一个任务。
3. 进程就好比车间，它代表CPU能够处理的单个任务。任意时刻，CPU只能运行一个进程，其他进程处于非运行状态。
4. 一个车间里会有很多工人，每个工人就好比是线程，他们共同完成任务，一个进程中可以有多个线程。
5. 车间的空间对于工人来说都是共享的，比如每个房间工人都是可以进出的，这表示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空间。
6. 可是，每个房间的大小不同，有些房间可以多个人一起使用，比如厨房，有些空间只能一个人使用，比如厕所，如果厕所里面有人，其他人要是用厕所就必须在外面等待，这表示一个线程在使用某些共享内存的时候，其他人必须等到他使用结束才可以使用这一块内存。
7. 防止他人进入的方法，简单就是加锁，先到的人在门口加锁，其他人看到门被锁了之后就只能在外面等待，等锁被打开了他才能进去，这就是"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。
8. 还有些空间可以容纳多个人，比如厨房，但是他的空间是有限的，也就是说，当人数大于n个人的时候，就得在外面等待，就好比一些内存空间，只能供给固定数量的线程使用。这种问题的解决方案就是在门口挂n把钥匙，进去一个人用一把钥匙，出来之后再把钥匙挂上去，挂的钥匙用完了，后面的人就只能等待，这种做法叫"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），也就是说，后者可以替代前者，因Mutex比较简单，且效率高，所以在保证资源必须独占的情况下，我们使用这种设计。

操作系统的设计，可以归纳为：

1. 以多进程方式，允许多个任务同时进行
2. 以多线程方式，允许每个任务可以分成多个不同的部分运行
3. 提供协调机制，阻止进程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