进程与线程的一个简单解释

来源：互联网发布：苹果电脑设计软件免费编辑：程序博客网时间：2024/06/02 10:10

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。

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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。

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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。

例：Linux 多线程编程: 子线程循环 10 次，接着主线程循环 100 次，接着又回到子线程循环 10 次，接着再回到主线程又循环 100 次，如此循环50次，试写出代码

思路：两个线程要参照同一个变量，即这两个线程的代码要共享数据，所以，把这两个线程的执行代码搬到同一个类中去。定义一个类，写两个人有同步方法（方法加上synchronized关键字）即子线程和主线程，方法里有一个标记位，用来控制哪一个线程执行，如果不应该那个线程走，就this.wait（）,并在方法最后this.notify（），然后在main方法中的子线程中调用新创建类中的子线程方法，再调用新创建类中的主线程方法。

Linux 多线程编程: 子线程循环 10 次，接着主线程循环 100 次，接着又回到子线程循环 10 次，接着再回到主线程又循环 100 次，如此循环50次，试写出代码

public class ThreadDemo3 {
   public static void main(String[] args) {
       final OperationOnMainAndSub o = new OperationOnMainAndSub();
       new Thread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               for(int i = 0; i < 100; i++) {
                   o.sub();
               }
           }
       }).start();
       for(int i = 0; i < 100; i++) {
           o.main();
       }
   }
}

class OperationOnMainAndSub{
   private boolean flag = true;

   public synchronized void main() {
       if(flag) {
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       for(int i = 0; i < 100; i++) {
           System.out.println("主线程：" + i);
       }
       this.flag = true;
       this.notify();
   }

   public synchronized void sub() {
       if(!flag) {
           try {
               this.wait();
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
       for(int i = 0; i < 10; i++) {
           System.out.println("==============子线程：" + i);
       }
       this.flag = false;
       this.notify();
   }

}

public class ThreadTest {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
new ThreadTest().init();
}
public void init()
{
final Business business = new Business();
new Thread(
new Runnable()
{
public void run() {
for(int i=0;i<50;i++)
{
business.SubThread(i);
}
}
}
).start();
for(int i=0;i<50;i++)
{
business.MainThread(i);
}
}
private class Business
{
boolean bShouldSub = true;//这里相当于定义了控制该谁执行的一个信号灯
public synchronized void MainThread(int i)
{
if(bShouldSub)
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
for(int j=0;j<5;j++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":i=" + i +",j=" + j);
}
bShouldSub = true;
this.notify();
}
public synchronized void SubThread(int i)
{
if(!bShouldSub)
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
for(int j=0;j<10;j++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":i=" + i +",j=" + j);
}
bShouldSub = false;
this.notify();
}
}
}

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