进程(process)和线程(thread)是操作系统的基本概念,可是它们比較抽象。不easy掌握。近期。我读到一篇材料,发现有一个非常好的类比,能够把它们解释地清晰易懂。
1.计算机的核心是CPU,它承担了全部的计算任务。
它就像一座工厂。时刻在执行。
2.假定工厂的电力有限。一次仅仅能供给一个车间使用。也就是说。一个车间开工的时候。其它车间都必须停工。
背后的含义就是。单个CPU一次仅仅能执行一个任务。
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总是执行一个进程,其它进程处于非执行状态。
4.一个车间里,能够有非常多工人。
他们协同完毕一个任务。
5.线程就好比车间里的工人。
一个进程能够包含多个线程。
6.车间的空间是工人们共享的,比方很多房间是每一个工人都能够进出的。
这象征一个进程的内存空间是共享的。每一个线程都能够使用这些共享内存。
7.但是,每间房间的大小不同。有些房间最多仅仅能容纳一个人。比方厕所。里面有人的时候。其它人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时。其它线程必须等它结束,才干使用这一块内存。
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"相互排斥锁"(Mutual
exclusion。缩写 Mutex),防止多个线程同一时候读写某一块内存区域。
9.还有些房间,能够同一时候容纳n个人。比方厨房。也就是说,假设人数大于n,多出来的人仅仅能在外面等着。这好比某些内存区域,仅仅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。这样的做法叫做"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,全然能够用后者替代前者。可是,由于mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下。还是採用这样的设计。
11.
操作系统的设计。因此能够归结为三点:
(1)以多进程形式。同意多个任务同一时候执行。
(2)以多线程形式。同意单个任务分成不同的部分执行;
(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。还有一方面同意进程之间和线程之间共享资源。
(完)