进程、线程、协程与虚拟线程(进程相关)

本文介绍了进程、线程的概念,发展历史,以及它们在操作系统中的角色,包括进程资源管理、线程特性、并发执行和进程间通信方式。重点讲解了进程控制、状态转换、创建与终止,以及进程间的共享存储、消息传递和管道通信等机制。

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进程、线程、协程与虚拟线程

这一次我们从头,从最大的先开始说,我们从进程开始,因为内容比较多,所以我们分为几个不同的文章来介绍。先从进程,再从线程,最后介绍协程与虚拟线程。

简介

我们以一张操作系统的发展历程开始,引入对进程与线程等内容的切入。看完这张图之后,我们也会阐述一下其中与操作系统资源的关系。同时也是为后续的介绍做一些基本元素的介绍
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操作系统的演进历程不仅是计算机科技进步的缩影,更是进程和线程概念演化的舞台

在早期的简单批处理系统中,作业一次性装入内存运行,那时的作业可以看作是一个单一的进程。

随着技术的发展,多道程序系统出现了,它允许将多个作业装入内存,它们可以轮流使用 CPU 资源,这里面的每一个作业也可以理解为是一个独立的进程。

继续发展,操作系统引入了分时机制,让多个用户可以同时使用计算机,每个用户所运行的程序都是一个进程,它们共享CPU时间。这大大提高了系统的响应时间和资源利用效率。

但是,进程作为资源分配和调度的基本单位,在执行效率和资源消耗上有其局限性,这促使了线程的诞生。线程是进程中的实际运算单位,一个进程可以包含多个线程,它们共享进程的资源,但拥有各自的执行序列。这就意味着,在一个文本编辑器进程中,一个线程可以负责文字的输入,另一个线程可以同时进行拼写检查。

如今的现代操作系统中,进程与线程的关系更加微妙和紧密。进程为线程提供了一个虚拟的、独立的运行环境,而线程则使得进程内部的并行成为可能。在这种模型下,我们能够实现更高效的并发执行,让资源的管理和调度更加灵活。

正是基于这样的发展背景,我们可以深入探讨进程资源管理、线程同步与通信机制等诸多话题,它们构成了操作系统这门学科的核心内容,也是现代计算机高效运转的基石。在接下来的内容中,将详细解析进程资源的概念、线程的特性以及它们如何在现代操作系统中协同工作,来完成日益复杂的计算任务。

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