操作系统中，进程与线程怎么设计的？

红太狼 2021-08-19 15:07 315阅读 0赞

点击上方 [Java后端][Java]，选择 设为星标

优质文章，及时送达![format_png][]作者 | 阮一峰 ruanyifeng.com/blog/2013/04/p rocessesandthreads.html

进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念，但是它们比较抽象，不容易掌握。最近，我读到一篇材料，发现有一个很好的类比，可以把它们解释地清晰易懂。

![format_png 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。

![format_png 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。

![format_png 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。

![format_png 4][]

一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

![format_png 5][]

线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

![format_png 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。

![format_png 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。

![format_png 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。

![format_png 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.

![format_png 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.

![format_png 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。

--------------------

【END】

如果看到这里，说明你喜欢这篇文章，请 **转发** **、点赞**。微信搜索「web\_resource」，关注后回复「进群」或者扫描下方二维码即可进入无广告交流群。**↓扫描二维码进群↓**![format_png 12][]

--------------------

**推** **荐** **阅** **读 *****1.***  [一千行 MySQL 学习笔记][MySQL]***2.***    [一份工作坚持多久跳槽最合适？][Link 1]***3.***  [项目中常用到的  19 条 MySQL 优化][_19 _ MySQL]***4. *** *** *** [零基础认识 Spring Boot][Spring Boot]

***5.***  [团队开发中 Git 最佳实践][Git]

![format_png 13][]

**喜** **欢** **文** **章** **，** **点** **个** **在看 ** ![format_png 14][]

[Java]: https://blog.csdn.net/qq_37217713/article/details/101445094
[format_png]: /images/20210731/37b0397cee224d6d9e25fdde595c4bcd.png
[format_png 1]: /images/20210731/5d7911164e52429f8100a5d03e673b61.png
[format_png 2]: /images/20210731/7deef2d37eb84f6ca0a3443e2b6a452f.png
[format_png 3]: /images/20210731/6bc13a5a0a514a1893b58e1d4205295d.png
[format_png 4]: /images/20210731/091285ec57354fbf8773ceec87cba4b8.png
[format_png 5]: /images/20210731/ac93cac568fe4b3bb6f4f78289b28a97.png
[format_png 6]: /images/20210731/3615e19113544231b03cbc9912b0c99a.png
[format_png 7]: /images/20210731/ac7aa8c6183c43f5a290d286f48db924.png
[format_png 8]: /images/20210731/0710e45d59c24b3a8b7b5daaeccd3a44.png
[format_png 9]: /images/20210731/a84b5e7a9188498f8707b767a1ea6602.png
[format_png 10]: /images/20210731/b1420bf1a75945279a8ad54d04cd447e.png
[format_png 11]: /images/20210731/5c6e4f4954074932a1282fe90a7ec743.png
[format_png 12]: /images/20210731/5dfd123972364d4e971e885eef026582.png
[MySQL]: https://blog.csdn.net/qq_37217713/article/details/102658688
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_37217713/article/details/103170812
[_19 _ MySQL]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MjEwMjI1Mg%3D%3D&chksm=ce0dac08f97a251e8c47234958fd73a0e1eaf56f62fa9c86b5a7f28ead87ab3dec24c9192b18&idx=2&mid=2247490443&scene=21&sn=cd85b69365d3062af8682de713fff9a0#wechat_redirect
[Spring Boot]: https://blog.csdn.net/qq_37217713/article/details/103094622
[Git]: https://blog.csdn.net/qq_37217713/article/details/102481709
[format_png 13]: /images/20210731/d68dcc6336f7495ea73329aed45d45ce.png
[format_png 14]: /images/20210731/2a2010fbfa2640b0ac8ff134d1080b7d.png