进程与线程的简易图示[部分转]

说明： 本文在原文基础上做了几处修改和补充，原文地址见文章末尾

定义：

一 程序只是一组指令的有序集合。

二 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;

三 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.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),一个线程可以创建和撤销另一个线程;

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。
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。
   有的OS中CPU的调度单位是线程，一次只能执行一个线程(当然多核的有几核就能同时执行几个线程)，而不是一次执行一个进程！
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. 
   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。
   (PS:)因为线程间同步是为了防止竞争（就是说因同时修改，而导致的数据不一致）。本质上讲，进程的内存空间是天然独立的，线程的内存空间是天然共享的。
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。

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。

12. 进程与线程区别与联系总结：

• 划分尺度:线程更小，所以多线程程序并发性更高;
• 资源分配&处理器调度：进程是资源分配的基本单位，线程是处理器调度的基本单位
• 地址空间：进程拥有独立的地址空间；线程没有独立的地址空间，同一进程内多个线程共享其资源
• 执行：每个线程都有一个程序运行的入口，顺序执行序列和程序的出口，但线程不能单独执行，必须组成进程，一个进程至少有一个主线程。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是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.
  多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。

• 简而言之，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。 *

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