1.計算機(jī)的核心是CPU,它承擔(dān)了所有的計算任務(wù)。它就像一座工廠,時刻在運行。
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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,其他車間都必須停工。背后的含義就是,單個CPU一次只能運行一個任務(wù)。
3.進(jìn)程就好比工廠的車間,它代表CPU所能處理的單個任務(wù)。任一時刻,CPU總是運行一個進(jìn)程,其他進(jìn)程處于非運行狀態(tài)。
4.一個車間里,可以有很多工人。他們協(xié)同完成一個任務(wù)。
5.線程就好比車間里的工人。一個進(jìn)程可以包括多個線程。
6.車間的空間是工人們共享的,比如許多房間是每個工人都可以進(jìn)出的。這象征一個進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的,每個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人,比如廁所。里面有人的時候,其他人就不能進(jìn)去了。這代表一個線程使用某些共享內(nèi)存時,其他線程必須等它結(jié)束,才能使用這一塊內(nèi)存。
8.一個防止他人進(jìn)入的簡單方法,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,等鎖打開再進(jìn)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(nèi)存區(qū)域。
9.還有些房間,可以同時容納n個人,比如廚房。也就是說,如果人數(shù)大于n,多出來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,出來時再把鑰匙掛回原處。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了,就知道必須在門口排隊等著了。這種做法叫做"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的一種特殊情況(n=1時)。也就是說,完全可以用后者替代前者。但是,因為mutex較為簡單,且效率高,所以在必須保證資源獨占的情況下,還是采用這種設(shè)計。
11.操作系統(tǒng)的設(shè)計,因此可以歸結(jié)為三點:
以多進(jìn)程形式,允許多個任務(wù)同時運行;
以多線程形式,允許單個任務(wù)分成不同的部分運行;
這個類比可以很形象的說明進(jìn)程與線程的區(qū)別。
當(dāng)然面試的時候你不可能說上這一堆,面試官估計要跟你急,時間寶貴,我們需要用最精簡的語言說出兩者的概念以及區(qū)別。
你可以這樣分點回答(面試時需要邏輯條理清晰、語言簡潔、直中要害):
(1)進(jìn)程
進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程,是一個動態(tài)概念,是程序在執(zhí)行過程中分配和管理資源的基本單位,每一個進(jìn)程都有一個自己的地址空間,至少有 5 種基本狀態(tài),它們是:初始態(tài),執(zhí)行態(tài),等待狀態(tài),就緒狀態(tài),終止?fàn)顟B(tài)。
(2)線程
線程是CPU調(diào)度和分派的基本單位,它可與同屬一個進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。
(3)聯(lián)系
線程是進(jìn)程的一部分,一個線程只能屬于一個進(jìn)程,而一個進(jìn)程可以有多個線程,但至少有一個線程。
(4)區(qū)別:理解它們的差別,我從資源使用的角度出發(fā)。(所謂的資源就是計算機(jī)里的中央處理器,內(nèi)存,文件,網(wǎng)絡(luò)等等)
根本區(qū)別:進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位,而線程是任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位
在開銷方面:每個進(jìn)程都有獨立的代碼和數(shù)據(jù)空間(程序上下文),程序之間的切換會有較大的開銷;線程可以看做輕量級的進(jìn)程,同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間,每個線程都有自己獨立的運行棧和程序計數(shù)器(PC),線程之間切換的開銷小。
所處環(huán)境:在操作系統(tǒng)中能同時運行多個進(jìn)程(程序);而在同一個進(jìn)程(程序)中有多個線程同時執(zhí)行(通過CPU調(diào)度,在每個時間片中只有一個線程執(zhí)行)
內(nèi)存分配方面:系統(tǒng)在運行的時候會為每個進(jìn)程分配不同的內(nèi)存空間;而對線程而言,除了CPU外,系統(tǒng)不會為線程分配內(nèi)存(線程所使用的資源來自其所屬進(jìn)程的資源),線程組之間只能共享資源。
包含關(guān)系:沒有線程的進(jìn)程可以看做是單線程的,如果一個進(jìn)程內(nèi)有多個線程,則執(zhí)行過程不是一條線的,而是多條線(線程)共同完成的;線程是進(jìn)程的一部分,所以線程也被稱為輕權(quán)進(jìn)程或者輕量級進(jìn)程。