操作系统之进程和线程（一）

进程

进程是操作系统中最核心的概念，是对正在运行程序的一个抽象。

在进程模型中，计算机上所有可运行的软件，通常也包括操纵系统，被组织成若干顺序进程，简称进程。而为了实现这进程模型，操作系统维护着一张表格（一个数据结构），即进程表。每个进程占用一个表项，该表项包含了进程的状态的重要信息，比如程序计数器，堆栈指针，内存分配状态，所打开文件的状态，账号和调度信息，以及其他进程运行态转换或阻塞态时必须保存的信息，从而保证该进程随后能再次启动，就像从未中断过一样

进程与程序的区别

例如：当你去做饭时，你拿着食谱，原料。此时，你根据手中的食谱做菜，每当执行下一步时，你都可能用到原料。

在这个例子中，你本人相当于计算机里的CPU，而食谱相当于程序，原料相当于数据，而完成这一切所组成的总和叫做进程。

进程中的层次结构

• UNIX（及其他类似的系统）
  存在父子进程，子进程只有一个父进程，它们共同组成一个进程的层次结构

• Windows
  没有进程层次的概念，所有进程都是地位相同的。唯一类似于进程的按时是在创建进程的时候，父进程会得到一个句柄，该句柄口语控制子进程。

进程的状态

每个进程都是一个独立的个体，存在三种状态：运行，就绪和阻塞。并且这三种状态都能够进行转换。

• 运行态 – 该时刻进程时间占用CPU
• 就绪态 – 可运行，单位其他进程正在运行而暂时停止
• 阻塞态 – 除非某种外部事件发生，否则进程不能运行

线程

线程也叫作“迷你进程”。

线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在传统操作系统中，每个进程有一个地址空间和一个控制线程。不过，经常存在同一个地址空间中准并行运行多个控制线程的情况。

线程概念试图实现的是：共享一组资源的多个线程的执行能力，以便这些线程可以为完成某一任务而共同工作。

由于线程比进程更轻量级，所以它的创建比进程更容易，也更容易撤销。这也是需要多线程的理由之一。

线程模型

进程模型基于两种独立的概念：资源分组处理和执行

进程拥有一个执行的线程，通常简写为线程。在线程中有一个程序计数器，用来记录接着要执行哪一条指令。线程拥有寄存器，用来保存线程当前的工作变量。线程还拥有一个堆栈，用来记录执行历史，其中每一帧保存了一个已调用的但是还没有从中返回的过程。

多线程的伪并行

通过在多个进程之间来回切换，系统制造了不同的顺序进程并行运行的假象。多线程的工作方式也是类似的。CPU在线程之间的快速切换，制造了线程并行运行的假象。

进程中的不同线程不像不同进程之间那样存在很大的独立性。所有的线程都有完全一样的地址空间（进程间都有各自的地址空间），这意味着它们也共享同样的全局变量。并且线程之间是没有保护的。

线程实现

多数计算机有两种运行模式：内核态和用户态

因此实现线程包的两种主要方法：在用户空间中和在内核中。