面试官:兄弟,说说进程和线程的区别吧?
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2021-08-10 02:15
大家好,我是心里一直装着大家的二哥呀。
进程(process)和线程(thread)不仅是操作系统中的两个基本概念,也是面试官最喜欢考察的问题之一,很有必要来搞清楚。
开门见山地说吧。
进程就是应用程序在内存中分配的空间,也就是正在运行的程序,各个进程之间互不干扰。同时进程保存着程序每一个时刻运行的状态。
此时,CPU采用时间片轮转的方式运行进程:CPU为每个进程分配一个时间段,称作它的时间片。如果在时间片结束时进程还在运行,则暂停这个进程的运行,并且CPU分配给另一个进程(这个过程叫做上下文切换)。如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则CPU立即进行切换,不用等待时间片用完。
使用进程+CPU时间片轮转方式的操作系统,在宏观上看起来同一时间段执行多个任务,换句话说,进程让操作系统的并发成为了可能。虽然并发从宏观上看有多个任务在执行,但在事实上,对于单核CPU来说,任意具体时刻都只有一个任务在占用CPU资源。
虽然进程的出现,使得操作系统的性能大大提升,但是随着时间的推移,人们并不满足一个进程在一段时间只能做一件事情,如果一个进程有多个子任务时,只能逐个地执行这些子任务,很影响效率。
那么能不能让这些子任务同时执行呢?于是人们又提出了线程的概念,让一个线程执行一个子任务,这样一个进程就包含了多个线程,每个线程负责一个单独的子任务。
总之,进程和线程的提出极大地提高了操作系统的性能。进程让操作系统的并发性成为了可能,而线程让进程的内部并发成为了可能。
这下能理解了吧?
如果还不理解的话,可以看一下阮一峰老师的解释。
原文链接:https://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html
计算机的核心是CPU,它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂,时刻在运行。
假定工厂的电力有限,一次只能供给一个车间使用。也就是说,一个车间开工的时候,其他车间都必须停工。背后的含义就是,单个CPU一次只能运行一个任务。
进程就好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。
一个车间里,可以有很多工人。他们协同完成一个任务。
线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。
车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。
可是,每间房间的大小不同,有些房间最多只能容纳一个人,比如厕所。里面有人的时候,其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。
一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"(Mutual exclusion,缩写 Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。
还有些房间,可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。
这时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。
不难看出,mutex是semaphore的一种特殊情况(n=1时)。也就是说,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。
操作系统的设计,因此可以归结为三点:
以多进程形式,允许多个任务同时运行; 以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行; 提供协调机制,一方面防止进程之间和线程之间产生冲突,另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。
怎么样,进程和线程的概念就彻底搞懂了吧?再遇到面试官问这个问题,就直接吊打他吧。
我是二哥呀,点赞 + 在看只要来一个,我这张帅脸就泛起了笑容。
送大家一句我最喜欢的短诗:没有什么使我停留——除了目的,纵然岸旁有玫瑰、有绿荫、有宁静的港湾,我是不系之舟。
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