【软考系统架构师】进程与线程、并发和并行的理解

进程和线程的概念是软考里经常出现的概念,也是计算机领域的基础概念之一,看到一套非常形象的进程和线程的解释,记录一下

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 CPU 相当于一个工厂的能源核心,它一直运行,并向外提供动力。

什么是进程

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 但是这家工厂资金有限,所有它只有一个能源中心,一次只能给一个车间提供动力。对应在计算机领域就是一个CPU一次只能运行一个任务,这个任务呢就是一个进程。其他的车间没有动力源就无法开工,于是处于未运行状态。【软考系统架构师】进程与线程、并发和并行的理解_第3张图片

什么是线程 

在一个车间里可以同时有很多工人一起工作,协同完成任务(比如流水线打螺丝),这些工人就相当于线程,他们可以协同工作完成任务,同时共享了车间公共资源比如:《打螺丝指南》《如何成为一个优秀的螺丝工》、车间里唯一 一把榔头、比如说车间免费的可以共享的空气。

对应进程中的共享全局变量、共享的程序代码等

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共享资源是按车间分配的,任务是可以分配到人, 所以这样我们就明白了进程是资源调度的单位,线程是任务执行的单位。

临界资源

但是有些资源一次只能一个工人使用,比如一个厕所隔间。当它使用时就把门锁拧上,这样其他人就无法进入。这就相当于进程空间中有些内存是每次只能独立使用的。

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并发与并行

由于CPU运行和切换任务的速度非常之快,让用户看起来像是多个进程在“同时”运行。这就是并发,在用户的“一瞬间”里看起来在同时发生。

【软考系统架构师】进程与线程、并发和并行的理解_第6张图片 并发

 由于技术发展,现代的CPU已经普遍是多核了,其每一个核就相当于以前的一个CPU,这样每一个任务就可以持续使用一个CPU了,多个任务就可以“并行”的运行了

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补充一下进程线程、并发并行的学术定义

进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配的基本单位,是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中,进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。

线程(thread)是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。在Unix System V及SunOS中也被称为轻量进程(lightweight processes),但轻量进程更多指内核线程(kernel thread),而把用户线程(user thread)称为线程。

并发:在操作系统中,是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间,且这几个程序都是在同一个处理机上运行,但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。

并行:是指“并排行走”或“同时实行或实施”。在操作系统中是指,一组程序按独立异步的速度执行,无论从微观还是宏观,程序都是一起执行的。对比地,并发是指:在同一个时间段内,两个或多个程序执行,有时间上的重叠(宏观上是同时,微观上仍是顺序执行)。

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