進程與線程的一個簡單解釋

進程（process）和線程（thread）是操做系統的基本概念，可是它們比較抽象，不容易掌握。

最近，我讀到一篇材料，發現有一個很好的類比，能夠把它們解釋地清晰易懂。

1.

計算機的核心是CPU，它承擔了全部的計算任務。它就像一座工廠，時刻在運行。

2.

假定工廠的電力有限，一次只能供給一個車間使用。也就是說，一個車間開工的時候，其餘車間都必須停工。背後的含義就是，單個CPU一次只能運行一個任務。

3.

進程就比如工廠的車間，它表明CPU所能處理的單個任務。任一時刻，CPU老是運行一個進程，其餘進程處於非運行狀態。

4.

一個車間裏，能夠有不少工人。他們協同完成一個任務。

5.

線程就比如車間裏的工人。一個進程能夠包括多個線程。

6.

車間的空間是工人們共享的，好比許多房間是每一個工人均可以進出的。這象徵一個進程的內存空間是共享的，每一個線程均可以使用這些共享內存。

7.

但是，每間房間的大小不一樣，有些房間最多隻能容納一我的，好比廁所。裏面有人的時候，其餘人就不能進去了。這表明一個線程使用某些共享內存時，其餘線程必須等它結束，才能使用這一塊內存。

8.

一個防止他人進入的簡單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，後到的人看到上鎖，就在門口排隊，等鎖打開再進去。這就叫"互斥鎖"（Mutual exclusion，縮寫 Mutex），防止多個線程同時讀寫某一塊內存區域。

9.

還有些房間，能夠同時容納n我的，好比廚房。也就是說，若是人數大於n，多出來的人只能在外面等着。這比如某些內存區域，只能供給固定數目的線程使用。

10.

這時的解決方法，就是在門口掛n把鑰匙。進去的人就取一把鑰匙，出來時再把鑰匙掛回原處。後到的人發現鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊等着了。這種作法叫作"信號量"（Semaphore），用來保證多個線程不會互相沖突。

不難看出，mutex是semaphore的一種特殊狀況（n=1時）。也就是說，徹底能夠用後者替代前者。可是，由於mutex較爲簡單，且效率高，因此在必須保證資源獨佔的狀況下，仍是採用這種設計。

11.

操做系統的設計，所以能夠歸結爲三點：

（1）以多進程形式，容許多個任務同時運行；

（2）以多線程形式，容許單個任務分紅不一樣的部分運行；

（3）提供協調機制，一方面防止進程之間和線程之間產生衝突，另外一方面容許進程之間和線程之間共享資源。

（完）

轉：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

 

這裏有一段知乎上的解釋：

看見上面幾位的回答我真的是醉了。說幾句個人理解。

首先來一句歸納的總論： 進程和線程都是一個時間段的描述，是CPU工做時間段的描述。

下面細說背景：
CPU+RAM+各類資源（好比顯卡，光驅，鍵盤，GPS, 等等外設）構成咱們的電腦，可是電腦的運行，實際就是CPU和相關寄存器以及RAM之間的事情。

一個最最基礎的事實：CPU太快，太快，太快了，寄存器僅僅可以追的上他的腳步，RAM和別的掛在各總線上的設備徹底是望其項背。那當多個任務要執行的時候怎麼辦呢？輪流着來?或者誰優先級高誰來？無論怎麼樣的策略，一句話就是在CPU看來就是輪流着來。

一個必須知道的事實：執行一段程序代碼，實現一個功能的過程介紹 ，當獲得CPU的時候，相關的資源必須也已經就位，就是顯卡啊，GPS啊什麼的必須就位，而後CPU開始執行。這裏除了CPU之外全部的就構成了這個程序的執行環境，也就是咱們所定義的程序上下文。當這個程序執行完了，或者分配給他的CPU執行時間用完了，那它就要被切換出去，等待下一次CPU的臨幸。在被切換出去的最後一步工做就是保存程序上下文，由於這個是下次他被CPU臨幸的運行環境，必須保存。

串聯起來的事實：前面講過在CPU看來全部的任務都是一個一個的輪流執行的，具體的輪流方法就是： 先加載程序A的上下文，而後開始執行A，保存程序A的上下文，調入下一個要執行的程序B的程序上下文，而後開始執行B,保存程序B的上下文。。。。

========= 重要的東西出現了========
進程和線程 就是這樣的背景出來的 ，兩個名詞不過是對應的CPU時間段的描述，名詞就是這樣的功能。

• 進程就是包換上下文切換的程序執行時間總和 = CPU加載上下文+CPU執行+CPU保存上下文

線程是什麼呢？
進程的顆粒度太大，每次都要有上下的調入，保存，調出。若是咱們把進程比喻爲一個運行在電腦上的軟件，那麼一個軟件的執行不多是一條邏輯執行的，一定有多個分支和多個程序段，就比如要實現程序A，實際分紅 a，b，c等多個塊組合而成。那麼這裏具體的執行就可能變成：

程序A獲得CPU =》CPU加載上下文，開始執行程序A的a小段，而後執行A的b小段，而後再執行A的c小段，最後CPU保存A的上下文。

這裏a，b，c的執行是共享了A的上下文，CPU在執行的時候沒有進行上下文切換的。這 裏的a，b，c就是線程，也就是說線程是共享了進程的上下文環境，的更爲細小的CPU時間段。

到此全文結束，再一個總結：

進程和線程都是一個時間段的描述，是CPU工做時間段的描述，不過是顆粒大小不一樣。

 

來自 https://www.zhihu.com/question/25532384