进程、线程、锁的概念

以前在学校的时候，推导过挺多算法，也总结到个人公众号上面去啦。在实习工作之中，也能用到部分算法，使用起来也是很得心应手。但对于刚实习或工作的同学来说(就是我)，吓人的技术可能略懂，但工程方面的知识却是很浅薄。就拿最简单的进程、线程问题来说，代码实现过程中也会遇到很多问题，所以在这儿总结一下，加深自己理解。重点：基础真的很重要。操作系统、网络原理、数据结构，这些知识要认真学习呢。

首先通俗例子解释下什么是进程和线程的关系。比如你开启一个QQ，就开启了一个进程。开启了微信，就开启了另外一个进程。在QQ这个进程里，传输文字是一个线程、传输语音是一个线程、弹出对话框是一个线程。也就是说，进程可以包含多个线程。

1.进程

• 进程：进程是正在执行程序的实例，是资源分配最小的单位，每个进程都有自己单独的资源区域。进程在一定的环境下，把静态的程序代码运行起来，通过使用不同的资源，来完成一定的任务。进程的环境包括环境变量，进程所掌控的资源，有中央处理器，有内存，打开的文件，映射的网络端口等。
• 守护进程：运行在后台的进程，用于执行特定的系统任务。
• 进程的状态：只介绍进程基本状态。
  • 就绪态：进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。
  • 运行态：进程已获得CPU，其程序正在执行。
  • 阻塞态：正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态。致使进程阻塞的典型事件有：请求I/O，申请缓冲空间等。通常将这种处于阻塞状态的进程也排成一个队列。阻塞状态的进程，除非某种外部时间发生，否则进程不能运行。
• 进程状态的转换：进程在运行期间，不断地从一种状态转换到另一种状态，它可以多次处于就绪状态和运行状态，也可以多次处于阻塞状态。
  • 就绪→运行：处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态转变成运行状态。
  • 运行→就绪：处于运行状态的进程在其运行过程中，因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机，于是进程从运行状态转变成就绪状态。
  • 运行→阻塞：正在运行的进程因等待某种事件发生而无法继续运行时，便从运行状态变成阻塞状态。
  • 阻塞→就绪：处于阻塞状态的进程，若其等待的事件已经发生，于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。
• 进程表：为实现进程模型，每个进程占用一个进程表项，该进程表项包含了进程状态的重要信息，包括程序计数器、堆栈指针、内存分配状况、所打开文件的状态、帐号和调度信息等。

2.线程

• 线程：cpu调度的最小单位。线程共享进程的资源，多个线程可以共享同一地址空间和其他资源，比如共享全局变量。线程作为进程的一部分，扮演的角色就是怎么利用中央处理器去运行代码。线程关注的是中央处理器的运行，而不是内存等资源的管理。同一时刻只有一个线程占用cpu，但高速切换给人带来并行的假象。
• 线程状态及转换：只介绍线程基本状态。
  • 就绪状态：线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
  • 运行状态: 线程已获得CPU，正在运行。
  • 阻塞状态： 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。
• 为什么多线程？
  • 线程比进程更加轻量级，线程更容易、快捷的创建和销毁。
  • 多CPU系统中，使用线程提高CPU利用率。
  • 耗时的操作使用线程，提高应用程序响应。拥有多个线程允许活动彼此重叠进行，从而会加快应用程序执行速度。
  • 并行操作时使用线程，如C/S架构的服务器端并发线程响应用户的请求。
  • 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。
  • 并行实体共享同一个地址空间和所有可用数据的能力。

3.线程和进程的对比

• 调度：在引入线程的操作系统中，线程是调度和分配的基本单位 ，进程是资源拥有的基本单位 。把传统进程的两个属性分开，线程便能轻装运行，从而可显著地提高系统的并发程度。 在同一进程中，线程的切换不会引起进程的切换，在由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，才会引起进程的切换。

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