1. 進(jìn)程與線程的簡(jiǎn)單解釋

進(jìn)程（Process）和線程（Thread）是操作系統(tǒng)的基本概念，但是它們比較抽象，不容易掌握。以下這個(gè)解釋出自阮一峰老師的博客，雖然「不是非常嚴(yán)謹(jǐn)，但是足夠形象」，看完之后能對(duì)進(jìn)程和線程有個(gè)非常直觀的印象，這樣也方便理解后文。

① 計(jì)算機(jī)的核心是 CPU，它承擔(dān)了所有的計(jì)算任務(wù)。它就像一座工廠，時(shí)刻在運(yùn)行。

②「假定工廠的電力有限，一次只能供給一個(gè)車間使用」。也就是說(shuō)，一個(gè)車間開工的時(shí)候，其他車間都必須停工。背后的含義就是，單個(gè) CPU 一次只能運(yùn)行一個(gè)任務(wù)。

③ 進(jìn)程就好比工廠的車間，它代表 CPU 所能處理的單個(gè)任務(wù)。任一時(shí)刻，CPU 總是運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，其他進(jìn)程處于非運(yùn)行狀態(tài)。

④ 一個(gè)車間里，可以有很多工人。他們協(xié)同完成一個(gè)任務(wù)。

⑤ 線程就好比車間里的工人。一個(gè)進(jìn)程可以包括多個(gè)線程。

⑥ 車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個(gè)工人都可以進(jìn)出的。這象征一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的，每個(gè)線程都可以使用這些共享內(nèi)存。

⑦ 可是，每間房間的大小不同，有些房間最多只能容納一個(gè)人，比如廁所。里面有人的時(shí)候，其他人就不能進(jìn)去了。這代表一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)，其他線程必須等它結(jié)束，才能使用這一塊內(nèi)存。

⑧ 一個(gè)防止他人進(jìn)入的簡(jiǎn)單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，后到的人看到上鎖，就在門口排隊(duì)，等鎖打開再進(jìn)去。這就叫"互斥鎖"（Mutual exclusion，縮寫 Mutex），防止多個(gè)線程同時(shí)讀寫某一塊內(nèi)存區(qū)域。

⑨ 還有些房間，可以同時(shí)容納 n 個(gè)人，比如廚房。也就是說(shuō)，如果人數(shù)大于 n，多出來(lái)的人只能在外面等著。這好比某些內(nèi)存區(qū)域，只能供給固定數(shù)目的線程使用。

⑩ 這時(shí)的解決方法，就是在門口掛 n 把鑰匙。進(jìn)去的人就取一把鑰匙，出來(lái)時(shí)再把鑰匙掛回原處。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊(duì)等著了。這種做法叫做 "信號(hào)量"（Semaphore），用來(lái)保證多個(gè)線程不會(huì)互相沖突。

不難看出，互斥鎖 Mutex 是信號(hào)量 semaphore 的一種特殊情況（n = 1時(shí)）。也就是說(shuō)，完全可以用后者替代前者。但是，因?yàn)?Mutex 較為簡(jiǎn)單，且效率高，所以在必須保證資源獨(dú)占的情況下，還是采用這種設(shè)計(jì)。

2. 進(jìn)程基礎(chǔ)掃盲

① 什么是進(jìn)程

結(jié)合上文的簡(jiǎn)單解釋，下面給出進(jìn)程的科學(xué)定義：「進(jìn)程是程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位」。

通俗來(lái)說(shuō)，「進(jìn)程就是程序的一次執(zhí)行過(guò)程」，程序是靜態(tài)的，它作為系統(tǒng)中的一種資源是永遠(yuǎn)存在的。而進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，它是動(dòng)態(tài)的產(chǎn)生，變化和消亡的，擁有其自己的生命周期。

舉個(gè)例子：同時(shí)掛三個(gè) QQ 號(hào)，它們就對(duì)應(yīng)三個(gè) QQ 進(jìn)程，退出一個(gè)就會(huì)殺死一個(gè)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程。但是，就算你把這三個(gè) QQ 全都退出了，QQ 這個(gè)程序死亡了嗎？顯然沒有。

進(jìn)程不僅包含正在運(yùn)行的程序?qū)嶓w，并且包括這個(gè)運(yùn)行的程序中占據(jù)的所有系統(tǒng)資源，比如說(shuō) CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)資源等。很多小伙伴在回答進(jìn)程的概念的時(shí)候，往往只會(huì)說(shuō)它是一個(gè)運(yùn)行的實(shí)體，而會(huì)忽略掉進(jìn)程所占據(jù)的資源。比如說(shuō)，同樣一個(gè)程序，同一時(shí)刻被兩次運(yùn)行了，那么他們就是兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程。

② 進(jìn)程的組成

進(jìn)程主要由三個(gè)部分組成：

1）「進(jìn)程控制塊 PCB」。包含如下幾個(gè)部分：

進(jìn)程描述信息

進(jìn)程控制和管理信息

資源分配清單

CPU 相關(guān)信息

2）「數(shù)據(jù)段」。即進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中各種數(shù)據(jù)（比如程序中定義的變量）

3）「程序段」。就是程序的代碼（指令序列）

舉個(gè)例子：同時(shí)掛三個(gè) QQ 號(hào)，會(huì)對(duì)應(yīng)三個(gè) QQ 進(jìn)程，它們的 PCB、數(shù)據(jù)段各不相同，但程序段的內(nèi)容都是相同的 （都是運(yùn)行著相同的 QQ 程序）

PCB 是提供給操作系統(tǒng)用的，而程序段、數(shù)據(jù)段是給進(jìn)程自己用的。

進(jìn)程控制塊 PCB

每個(gè)進(jìn)程有且僅有一個(gè)進(jìn)程控制塊（Process Control Block，PCB），或稱進(jìn)程描述符，它是「進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識(shí)」，是「操作系統(tǒng)用來(lái)記錄和刻畫進(jìn)程狀態(tài)及環(huán)境信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)」，也是操作系統(tǒng)掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)和管理進(jìn)程的主要依據(jù)。所以說(shuō) PCB 是提供給操作系統(tǒng)使用的。

通俗的解釋：操作系統(tǒng)需要對(duì)各個(gè)進(jìn)程進(jìn)行管理，但凡管理時(shí)所需要的信息，都會(huì)被放在 PCB 中，「PCB 是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志」。創(chuàng)建進(jìn)程和撤銷進(jìn)程等都是指對(duì) PCB 的操作，當(dāng)進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)為其創(chuàng)建 PCB，當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí)，會(huì)回收其 PCB。

一般來(lái)說(shuō)，PCB 會(huì)包含如下四類信息：

1）「進(jìn)程描述信息」：用來(lái)讓操作系統(tǒng)區(qū)分各個(gè)進(jìn)程

當(dāng)進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)為該進(jìn)程分配一個(gè)唯一的、不重復(fù)的 “身份證號(hào)”—「PID」（ProcessID，進(jìn)程 ID）

另外，進(jìn)程描述信息還包含進(jìn)程所屬的用戶 ID（「UID」）

2）「進(jìn)程控制和管理信息」：記錄進(jìn)程的運(yùn)行情況。比如 CPU 的使用時(shí)間、磁盤使用情況、網(wǎng)絡(luò)流量使用情況等。

3）「資源分配清單」：記錄給進(jìn)程分配了哪些資源。比如分配了多少內(nèi)存、正在使用哪些 I/O 設(shè)備、正在使用哪些文件等。

4）「CPU 相關(guān)信息」：進(jìn)程在讓出 CPU 時(shí)，必須保存該進(jìn)程在 CPU 中的各種信息，比如各種寄存器的值。用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程切換，確保這個(gè)進(jìn)程再次運(yùn)行的時(shí)候恢復(fù) CPU 現(xiàn)場(chǎng)，從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。這就是所謂的「保存現(xiàn)場(chǎng)信息」。

③ 進(jìn)程的狀態(tài)

盡管每一個(gè)進(jìn)程都是獨(dú)立的實(shí)體，有其自己的 PCB 和內(nèi)部狀態(tài)，但是進(jìn)程之間經(jīng)常需要相互作用。一個(gè)進(jìn)程的輸出結(jié)果可能是另一個(gè)進(jìn)程的輸入。假設(shè)進(jìn)程 A 的輸入依賴進(jìn)程 B 的輸出，那么在進(jìn)程 B 的輸出結(jié)果沒有出來(lái)之前，進(jìn)程 A 就無(wú)法執(zhí)行，它就會(huì)被阻塞。這就是進(jìn)程的阻塞態(tài)。

經(jīng)典的進(jìn)程三態(tài)模型如下：

「運(yùn)行態(tài)」（running）：進(jìn)程占有 CPU 正在運(yùn)行。

「就緒態(tài)」（ready）：進(jìn)程具備運(yùn)行條件，等待系統(tǒng)分配 CPU 以便運(yùn)行。

「阻塞態(tài)」/ 等待態(tài)（wait）：進(jìn)程不具備運(yùn)行條件，正在等待某個(gè)事件的完成。

上圖中的時(shí)間片用完，可以這樣理解：

進(jìn)程是并發(fā)執(zhí)行的嘛，宏觀上在一段時(shí)間內(nèi)能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，但其實(shí)微觀上是交替發(fā)生的。也就是說(shuō) CPU 一般不會(huì)讓一個(gè)進(jìn)程一次性執(zhí)行完，為了保證所有進(jìn)程可以得到公平調(diào)度，CPU 時(shí)間被劃分為一段段的時(shí)間片，這些時(shí)間片再被輪流分配給各個(gè)進(jìn)程。某個(gè)進(jìn)程的時(shí)間片用完后這個(gè)進(jìn)程就會(huì)進(jìn)入就緒態(tài)，而其他被分配到時(shí)間片的進(jìn)程就會(huì)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。這個(gè)處于就緒態(tài)的進(jìn)程就需要等待進(jìn)程調(diào)度程序的下一次調(diào)度，為其分配 CPU 時(shí)間片后才能再次恢復(fù)運(yùn)行。

需要注意的是：「阻塞態(tài)是由于缺少需要的資源從而由運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換而來(lái)，但是該資源不包括 CPU 時(shí)間片，缺少 CPU 時(shí)間片會(huì)從運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)」。

很多系統(tǒng)中都增加了新建態(tài)（new）和終止態(tài)（exit），形成「五態(tài)模型」：

「新建態(tài)」（new）：進(jìn)程正在被創(chuàng)建時(shí)的狀態(tài)

「終止態(tài)」（exit）：進(jìn)程正在從系統(tǒng)中消失時(shí)的狀態(tài)

從上圖可以發(fā)現(xiàn)，「只有就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換，其它的都是單向轉(zhuǎn)換」。

這些不同狀態(tài)的進(jìn)程操作系統(tǒng)是如何進(jìn)行管理的呢？上文說(shuō)過(guò)，PCB 是提供給操作系統(tǒng)使用的，是操作系統(tǒng)管理進(jìn)程的主要依據(jù)。沒錯(cuò)，操作就是通過(guò) PCB 來(lái)管理這些擁有不同狀態(tài)的進(jìn)程的。

進(jìn)程的 PCB 會(huì)通過(guò)某種方式組織起來(lái)，一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)會(huì)把處于同一狀態(tài)的所有進(jìn)程的 PCB 鏈接在一起，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為「進(jìn)程隊(duì)列」（Process Queue）。

④ 進(jìn)程控制

所謂進(jìn)程控制就是對(duì)系統(tǒng)中的所有進(jìn)程實(shí)施有效的管理，「實(shí)現(xiàn)進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換」功能。包括創(chuàng)建進(jìn)程、阻塞進(jìn)程、喚醒進(jìn)程、終止進(jìn)程等，這些功能均由「原語(yǔ)」來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)通過(guò)原語(yǔ)來(lái)完成進(jìn)程原理，包括進(jìn)程的同步和互斥、進(jìn)程的通信和管理。

「什么是原語(yǔ)」？原語(yǔ)是一種特殊的程序，它的執(zhí)行具有「原子性」。也就是說(shuō)，這段程序的運(yùn)行必須一氣呵成，不可中斷。原語(yǔ)是操作系統(tǒng)內(nèi)核里的一段程序：

思考一下：為什么進(jìn)程控制（進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換）的過(guò)程要一氣呵成，不可中斷？

答：如果進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程不能一氣呵成，就有可能導(dǎo)致操作系統(tǒng)中的某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息不統(tǒng)一，這會(huì)影響操作系統(tǒng)進(jìn)行別的管理工作。

進(jìn)程的創(chuàng)建

操作系統(tǒng)初始啟動(dòng)時(shí)會(huì)創(chuàng)建承擔(dān)系統(tǒng)資源分配和控制管理的一些系統(tǒng)進(jìn)程，同時(shí)還會(huì)創(chuàng)建一個(gè)所有用戶進(jìn)程的祖先，其他用戶進(jìn)程是在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的。

操作系統(tǒng)允許一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程，而且允許子進(jìn)程繼承父進(jìn)程所擁有的資源，當(dāng)子進(jìn)程被終止時(shí)，其在父進(jìn)程處繼承的資源應(yīng)當(dāng)還給父進(jìn)程。同時(shí)，終止父進(jìn)程時(shí)同時(shí)也會(huì)終止其所有的子進(jìn)程。

創(chuàng)建進(jìn)程的過(guò)程，也就是「創(chuàng)建原語(yǔ)」包含的內(nèi)容如下：

在進(jìn)程列表中增加一項(xiàng)，從 PCB 池中申請(qǐng)一個(gè)空閑的 PCB（PCB 是有限的，若申請(qǐng)失敗則創(chuàng)建失?。?，為新進(jìn)程分配一個(gè)唯一的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符；

為新進(jìn)程分配地址空間，由進(jìn)程管理程序確定加載至進(jìn)程地址空間中的程序；

為新進(jìn)程分配各種資源；

初始化 PCB，如進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、CPU 初始狀態(tài)等；

把新進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為就緒態(tài)，并將其移入就緒隊(duì)列，等待被調(diào)度運(yùn)行。

「什么事件會(huì)觸發(fā)進(jìn)程的創(chuàng)建呢」？有如下四種情況：

用戶登錄：分時(shí)系統(tǒng)中，用戶登錄成功，系統(tǒng)會(huì)為其建立一個(gè)新的進(jìn)程

作業(yè)調(diào)度：多道批處理系統(tǒng)中，有新的作業(yè)放入內(nèi)存中，會(huì)為其建立一個(gè)新的進(jìn)程

提供服務(wù)：用戶向操作系統(tǒng)提出某些請(qǐng)求時(shí)，會(huì)新建一個(gè)進(jìn)程處理該請(qǐng)求

應(yīng)用請(qǐng)求：由用戶進(jìn)程主動(dòng)請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程

進(jìn)程的終止

進(jìn)程的終止也稱為撤銷，進(jìn)程完成特定工作或出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤后必須被終止。引起進(jìn)程終止的事件有三種：

正常結(jié)束：進(jìn)程自己請(qǐng)求終止（exit 系統(tǒng)調(diào)用）

異常結(jié)束：比如整數(shù)除 0，非法使用特權(quán)指令，然后被操作系統(tǒng)強(qiáng)行終止

外界干預(yù)：Ctrl + Alt + delete 打開進(jìn)程管理器，用戶手動(dòng)殺死進(jìn)程

終止（撤銷）進(jìn)程的過(guò)程，也就是「撤銷原語(yǔ)」包含的內(nèi)容如下：

從 PCB 集合中找到終止進(jìn)程的 PCB；

若進(jìn)程處于運(yùn)行態(tài)，則立即剝奪其 CPU，終止該進(jìn)程的執(zhí)行，然后將 CPU 資源分配給其他進(jìn)程；

如果其還有子進(jìn)程，則應(yīng)將其所有子進(jìn)程終止；

將該進(jìn)程所擁有的全部資源都?xì)w還給父進(jìn)程或操作系統(tǒng)；

回收 PCB 并將其歸還至 PCB 池。

進(jìn)程的阻塞和喚醒

進(jìn)程阻塞是指進(jìn)程讓出 CPU 資源轉(zhuǎn)而等待一個(gè)事件，如等待資源、等待 I/O 操作完成等。進(jìn)程通常使用阻塞原語(yǔ)來(lái)阻塞自己，所以阻塞是進(jìn)程的自主行為，是一個(gè)同步事件。當(dāng)?shù)却录瓿蓵r(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，激活操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)的控制下將被阻塞的進(jìn)程喚醒，也就是喚醒原語(yǔ)。

進(jìn)程的阻塞和喚醒顯然是由進(jìn)程切換來(lái)完成的。

進(jìn)程的阻塞步驟，也就是「阻塞原語(yǔ)」的內(nèi)容為：

找到將要被阻塞的進(jìn)程對(duì)應(yīng)的 PCB；

保護(hù)進(jìn)程運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，將 PCB 狀態(tài)信息設(shè)置為阻塞態(tài)，暫時(shí)停止進(jìn)程運(yùn)行；

將該 PCB 插入相應(yīng)事件的阻塞隊(duì)列（等待隊(duì)列）。

進(jìn)程的喚醒步驟，也就是「喚醒原語(yǔ)」的內(nèi)容為：

在該事件的阻塞隊(duì)列中找到相應(yīng)進(jìn)程的 PCB；

將該 PCB 從阻塞隊(duì)列中移出，并將進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為就緒態(tài)；

把該 PCB 插入到就緒隊(duì)列中，等待被調(diào)度程序調(diào)度。

阻塞原語(yǔ)和喚醒原語(yǔ)的作用正好相反，「阻塞原語(yǔ)使得進(jìn)程從運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)為阻塞態(tài)，而喚醒原語(yǔ)使得進(jìn)程從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)為就緒態(tài)」。如果某個(gè)進(jìn)程使用阻塞原語(yǔ)來(lái)阻塞自己，那么他就必須使用喚醒原語(yǔ)來(lái)喚醒自己，因何事阻塞，就由何事喚醒，否則被阻塞的進(jìn)程將永遠(yuǎn)處于阻塞態(tài)。因此，「阻塞原語(yǔ)和喚醒原語(yǔ)是成對(duì)出現(xiàn)的」。

⑤ 進(jìn)程上下文切換

所謂進(jìn)程的上下文切換，就是說(shuō)各個(gè)進(jìn)程之間是共享 CPU 資源的，不可能一個(gè)進(jìn)程永遠(yuǎn)占用著 CPU 資源，不同的時(shí)候進(jìn)程之間需要切換，使得不同的進(jìn)程被分配 CPU 資源，這個(gè)過(guò)程就是進(jìn)程的上下文切換，「一個(gè)進(jìn)程切換到另一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行」。

因?yàn)檫M(jìn)程是由內(nèi)核進(jìn)行管理和調(diào)度的，所以「進(jìn)程的上下文切換一定發(fā)生在內(nèi)核態(tài)」。

進(jìn)程上下文的切換也是一個(gè)原語(yǔ)操作，稱為「切換原語(yǔ)」，其內(nèi)容如下：

首先，將進(jìn)程 A 的運(yùn)行環(huán)境信息存入 PCB，這個(gè)運(yùn)行環(huán)境信息就是進(jìn)程的上下文（Context）

然后，將 PCB 移入相應(yīng)的進(jìn)程隊(duì)列；

選擇另一個(gè)進(jìn)程 B 進(jìn)行執(zhí)行，并更新其 PCB 中的狀態(tài)為運(yùn)行態(tài)

當(dāng)進(jìn)程 A 被恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)候，根據(jù)它的 PCB 恢復(fù)進(jìn)程 A 所需的運(yùn)行環(huán)境

引起進(jìn)程上下文切換的事件，也就是某個(gè)占用 CPU 資源運(yùn)行的當(dāng)前進(jìn)程被趕出 CPU 的原因有如下：

當(dāng)前進(jìn)程的時(shí)間片到

有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程到達(dá)

當(dāng)前進(jìn)程主動(dòng)阻塞

當(dāng)前進(jìn)程終止

3. 線程基礎(chǔ)掃盲

① 什么是線程

結(jié)合文章開頭的簡(jiǎn)單解釋，「一個(gè)進(jìn)程中可以有多個(gè)線程，它們共享這個(gè)進(jìn)程的資源?！?/p>

舉個(gè)例子，QQ 和 Chrome 瀏覽器是兩個(gè)進(jìn)程，Chrome 進(jìn)程里面有很多線程，例如 HTTP 請(qǐng)求線程、事件響應(yīng)線程、渲染線程等等，線程的并發(fā)執(zhí)行使得在瀏覽器中點(diǎn)擊一個(gè)新鏈接從而發(fā)起 HTTP 請(qǐng)求時(shí)，瀏覽器還可以響應(yīng)用戶的其它事件。

② 為什么要引入線程

早期的操作系統(tǒng)都是以進(jìn)程作為獨(dú)立運(yùn)行的基本單位的，直到后期計(jì)算機(jī)科學(xué)家們又提出了更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也就是線程。這就好比物理學(xué)家研究物質(zhì)組成一樣：先發(fā)現(xiàn)了分子，然后繼續(xù)細(xì)分發(fā)現(xiàn)原子，再后來(lái)是原子核和電子、夸克等等。

那么，為什么要引入線程呢？我們只需要記住這句話：「線程又稱為迷你進(jìn)程，但是它比進(jìn)程更容易創(chuàng)建，也更容易撤銷」。

從上文我們知道，進(jìn)程是擁有資源的基本單位，而且還能夠進(jìn)行獨(dú)立調(diào)度，這就猶如一個(gè)隨時(shí)背著糧草的士兵，這必然會(huì)造成士兵的執(zhí)行命令（戰(zhàn)斗）的速度。所以，一個(gè)簡(jiǎn)單想法就是：分配兩個(gè)士兵執(zhí)行同一個(gè)命令：一個(gè)負(fù)責(zé)攜帶所需糧草隨時(shí)供給，另一個(gè)士兵負(fù)責(zé)執(zhí)行命令（戰(zhàn)斗）。這就是線程的思想，「輕裝上陣的士兵就是線程」。

用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z(yǔ)言描述來(lái)說(shuō)就是：由于創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)都要為之分配或回收資源，如內(nèi)存空間、I/O 設(shè)備等，需要較大的時(shí)空開銷，限制了并發(fā)程度的進(jìn)一步提高。為減少進(jìn)程切換的開銷，「把進(jìn)程作為資源分配單位和調(diào)度單位這兩個(gè)屬性分開處理」，即進(jìn)程還是作為資源分配的基本單位，但是不作為調(diào)度的基本單位（很少調(diào)度或切換），把調(diào)度執(zhí)行與切換的責(zé)任交給線程，即「線程成為獨(dú)立調(diào)度的基本單位」，它比進(jìn)程更容易（更快）創(chuàng)建，也更容易撤銷。

記住這句話！引入線程前，進(jìn)程是資源分配和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。引入線程后，「進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是獨(dú)立調(diào)度的基本單位」。

③ 線程優(yōu)缺點(diǎn)

線程的特征和進(jìn)程差不多，進(jìn)程有的他基本都有，比如：

線程具有就緒、阻塞、運(yùn)行三種基本狀態(tài)，同樣具有狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

線程間可以并發(fā)執(zhí)行

在多 CPU 環(huán)境下，各個(gè)線程也可以分派到不同的 CPU 上并行執(zhí)行

線程的優(yōu)點(diǎn)：

一個(gè)進(jìn)程中可以同時(shí)存在多個(gè)線程，這些線程共享該進(jìn)程的資源。進(jìn)程間的通信必須請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)（因?yàn)?CPU 要切換到內(nèi)核態(tài)），開銷很大。而同進(jìn)程下的線程間通信，無(wú)需操作系統(tǒng)干預(yù)，開銷更小。

不過(guò)，需要注意的是：從屬于不同進(jìn)程的線程間通信，也必須請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)。

線程間的并發(fā)比進(jìn)程的開銷更小，系統(tǒng)并發(fā)性提升。

同樣，需要注意的是：從屬于不同進(jìn)程的線程間切換，它是會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程切換的，所以開銷也大。

線程的缺點(diǎn)：

當(dāng)進(jìn)程中的一個(gè)線程奔潰時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其所屬進(jìn)程的所有線程奔潰。

舉個(gè)例子，對(duì)于游戲的用戶設(shè)計(jì)，就不應(yīng)該使用多線程的方式，否則一個(gè)用戶掛了，會(huì)影響其他同個(gè)進(jìn)程的線程。

4. 總結(jié)

操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從進(jìn)程和線程的角度來(lái)說(shuō)，可以歸結(jié)為三點(diǎn)：

以多進(jìn)程形式，允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行；

以多線程形式，允許單個(gè)任務(wù)分成不同的部分運(yùn)行；

提供協(xié)調(diào)機(jī)制，一方面防止進(jìn)程之間和線程之間產(chǎn)生沖突，另一方面允許進(jìn)程之間和線程之間共享資源。

原文標(biāo)題：五分鐘掃盲：進(jìn)程與線程基礎(chǔ)必知

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