写给小白看的线程和进程，高手勿入

计算机的核心是CPU，它承担了计算机的所有计算任务，CPU就像一个工厂，时刻在运行着，而操作系统管理着计算机，负责任务的调度、资源的分配和管理。

进程和线程都是计算机操作系统中的基本概念，在进程和线程之上有程序，应用程序是具有某种功能的程序，运行在操作系统中。

例如，我们的桌面上都会安装QQ、酷狗音乐、微信......等，这些就是程序。当我们点击QQ运行时，QQ正常运行，此时就会开启一个进程。

因此，「程序是静态的，而进程是动态的，程序是作为进程的运行的载体，进程会随时间，会在某一时刻消亡。」

我们运行程序开启的进程，我们可以在任务管理器中可以查看，当我们再次点击QQ，登陆另一个账号的时候又会开启一个进程。

打个比喻：前面我们把CPU比作一个工厂，那么程序就好像工厂里面的车间。

但是，车间是静态的，车间中有多条流水线，进程就好比流水线，流水线是动态执行的，一个车间可以同时运行多条流水线，也可以只执行一条流水线或者一条流水线都不执行。

总结来说：「程序可以包含多个进程，多个进程并发执行，相互独立，因此，进程也是系统进行资源分配和调度基本单位。」

当然，程序也可以没有启动进程，就好比车间中没有流水线，因为程序是静态的，而进程的有无就好比层间的流水线是否存在。

一条流水线上可以有很多工人，那些工人就好比是线程，一个员工就代表一个线程，他们在一起共同协作，完成一条流水线上的任务。

所以，「进程与线程的关系是包含关系，一个进程中至少有一个线程，或者多个线程，一个线程只能归属于一个进程中」。就好比一个车间中可以有多个流水线，一条流水线上有多个功能开工，在组长安排下工人只能在一条流水线上工作。

当然，进程中的所有线程共享这该进程的所有资源，比如：内存空间，每个线程都可以使用这个内存空间。就好比车间中的空间都是各条流水线共享的。

不同的空间若能容纳的工人也不一样，就好比厕所一次只能一个人进厕所，当后面来的人，注意到厕所门已经关闭，就知道里面有人，就只能等候前一个人用完，他才能用。

厕所里面的人，为了防止他人再次进入厕所，就会把厕所锁住，这就是「互斥锁（Mutual exclusion，缩写 Mutex）」，这就意味着在进程中的某一些空间一次只能由一条线程使用。

有些空间就会比较大，一次可以供多个人使用，比如：休息室，休息室的座位都是有限的，一次只能供20的座位休息，其余的人就坐不下了。

用于标识这个空间仅给20个人使用的办法就是给每个座位打一个编号1-20，每进去一个人就给这个人发一个作为编号，当编号用完了，表示这个空间已经满了。

当有人出来了就会把编号还给看守的那个人，便是又有空间可以使用了，这个做法就是「信号量」，这样保证了每个人都有自己的座位，即保证多线程不会相互冲突。

「那为什么有进程还要多线程呢？」 每个进程都有自己独自的代码和数据空间，即为「程序的上下文」，进程包含多个线程，进程的切换消耗要大于线程的切换消耗。

线程可以看作是轻量级的进程，每个线程也有自己的「运行栈」和「程序计数器（PC）」、以及「线程的本地存储」，所以对于进程数比较多的，频繁的切换进程将会带来一大笔的开销，反而线程的切换开销小。

进程是一个「动态」的概念，进程包含下面的五种状态：「初始态，执行态，等待状态，就绪状态，终止状态」。

线程中的状态也是包含下面的五种：「新建（NEW）、可运行（Runnable）、运行（Running）、阻塞(BLOCKED)、死亡(DEAD)」。

那么进程之间是怎么交互的呢？在进程之间的通信包括「管道、系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储), SOCKET。」

管道的方式由包括以下三种方式：

1. 「普通管道」 PIPE：通常会有限制，可能是半双工方式，或者是只能在子父进程中使用。
2. 「流管道」 s_pipe：可以使用双向传输。
3. 「命名管道」 name_pipe：它允许可以在不相关的进程之中使用。

线程之间的通信在JMM模型中是通过共享内存来实现的，例如：线程一要和线程二通信，线程一先把自己的变量副本写入主内存中，然后线程二再从主内存中读取该变量，复制到自己的线程空间中进行操作，线程都不能直接操作主内存。

为了保证多线程之间的数据一致性的问题，可以使用锁机制，实现线程之间的操作的同步、有序。例如：「synchronized锁、Lock锁、Atomic原子类」。

单线程时代，一次只能执行一个任务，后面的任务只能排队等候，实现的方式都是串行化的，随着后续的发展为了提高效率，实现了多线程。

单CPU的多线程方式，实现的是并发方式，并发真正意义上的并行，因为CPU一次只能执行一次任务，但是，CPU的执行速度远快于线程的执行速度，为了充分利用CPU，因此实现并发的多线程方式。

多CPU时代的来领，实现真正意义上的并行多线程，同一时刻可以由多个线程的执行。

最后总结：「操作系统中是以多进程的形式执行，以多线程的方式执行，允许讲单个任务由多个部分执行，并且在多线程之间能够提供协调机制，允许进程之间、线程之间有共享的部分，又能够保证进程之间、线程之间不会相互影响」。

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