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进程与线程的通俗解释

柠檬守护

2016-8-10 17:31:00 15105

本帖最后由柠檬守护于 2016-8-10 17:42 编辑

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。

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。

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。

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。

一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

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。

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。

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。

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。

（完）

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71条评论 发表评论只看该作者

柠檬守护 · 2016-8-10 17:37:48 沙发由于执行init（）函数的内核线程和init进程的进程标识符都是1，它们又都叫init，因此init（）函数和init进程容易造成概念上的模糊不清。主要区别： 1、init（）函数是内核代码的一部分，在内核态运行，是独立的可执行代码的一部分。 2、init进程在Linux操作系统中是一个具有特殊意义的进程，它是由内核启动并运行的第一个用户进程，因此它不是运行在内核态，而是运行在用户态。它的代码不是内核本身的一部分，而是存放在硬盘上可执行文件的映象中，和其他用户进程没有什么两样。 0号进程－－>1号内核线程－－>1号内核进程－－>init进程（1号用户进程） 0号进程：这是系统引导时自动形成的一个进程，实际上就是内核本身。它是系统中后来产生的所有进程的祖先。当内核系统完成自身初始化工作后，由内核本身调用函数kernel_thread（），它使用int 0x80系统调用创建了第一个内核线程。 1号内核线程：所谓内核线程，在Linux系统中是指没有虚拟存储空间的进程，内核线程可以直接使用物理地址空间，运行在内核态中。在软中断系统调用返回后，通过比较ESP和ESI寄存器的值来判断父、子进程。如果ESP寄存器的值就等于ESI寄存器的值，系统认为是父进程，就是内核本身，它就是0号进程。否则就是内核创建的第一个内核线程。所以此线程就是1号线程。 1号内核进程：如果是1号内核线程，程序控制该子程序直接去执行init（）函数，随后，1号线程将演变成1号内核进程。 init进程：init（）函数调用execve（）从文件/etc/inittab中装入可执行程序init（）并执行，从此执行init（）函数的1 号内核进程演变成为init进程。也就是说由init（）函数产生了init进程。在这个演变过程中没有使用fork（），因此，init进程的进程标识符仍然是1号内核进程的标识符1。如上是在百度上找的解答，个人觉得还OK，打个卡，后续在来自己整理。

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林光光 · 2016-8-10 23:36:22 板凳介绍的很形象，很容易理解，谢谢分享

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李谚 · 2016-8-11 08:21:02 4^# 点个赞！！！

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mrplplplpl · 2016-8-11 08:36:41 5^# 谢谢楼主的帖子，学习了

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柠檬守护 · 2016-8-11 09:24:50 6^# 林光光发表于 2016-8-10 23:36 介绍的很形象，很容易理解，谢谢分享

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柠檬守护 · 2016-8-11 09:25:01 7^# 李谚发表于 2016-8-11 08:21 点个赞！！！谢谢支持

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柠檬守护 · 2016-8-11 09:25:13 8^# mrplplplpl 发表于 2016-8-11 08:36 谢谢楼主的帖子，学习了有用就好哦~

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南盗 · 2016-8-11 13:35:55 9^# 讲的挺好，支持一下。

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柠檬守护 · 2016-8-11 14:00:11 10^# 南盗发表于 2016-8-11 13:35 讲的挺好，支持一下。谢谢支持，我想这篇文章，会解答很多人的关于线程和进程的一个疑惑点。

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vweisis · 2016-8-12 17:03:32 11^# 很厉害

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柠檬守护 · 2016-8-12 17:09:36 12^# vweisis 发表于 2016-8-12 17:03 很厉害

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碉堡1234 · 2016-8-13 22:53:24 13^# 给版主点赞，下周估计要学习进程和线程提前了解下

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柠檬守护 · 2016-8-14 08:56:02 14^# 碉堡1234 发表于 2016-8-13 22:53 给版主点赞，下周估计要学习进程和线程提前了解下

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周大侠 · 2016-8-14 10:21:38 15^# 哇，我就喜欢这种讲述方式，通俗易懂不装X，点赞！

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柠檬守护 · 2016-8-14 10:42:11 16^# HARRY007 发表于 2016-8-14 10:21 哇，我就喜欢这种讲述方式，通俗易懂不装X，点赞！谢谢支持

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wpmwpm · 2016-8-14 10:48:47 17^# 单片机里面执行的多任务是进程还是线程呢？

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jking918 · 2016-8-15 08:38:05 18^# 分享的太精彩了，赞一个！！！

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陈光江 · 2016-8-15 09:35:30 19^# 介绍的很形象，很容易理解，谢谢分享

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柠檬守护 · 2016-8-15 09:44:17 20^# jking918 发表于 2016-8-15 08:38 分享的太精彩了，赞一个！！！谢谢支持~

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