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[26220] 2020-08-10_写给小白看的线程和进程，高手勿入

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-08-10_写给小白看的线程和进程，高手勿入 写 给 小 白 看 的 线 程 和 进 程 ， 高 手 勿 入 L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 0 8 - 1 0 以 下 文 章 来 源 于 非 科 班 的 科 班   ， 作 者 黎 杜 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 非 科 班 的 科 班 非 科 班 的 科 班 计 算 机 的 核 心 是 C P U ， 它 承 担 了 计 算 机 的 所 有 计 算 任 务 ， C P U 就 像 一 个 工 厂 ， 时 刻 在 运 行 着 ， 而 操 作 系 统 管 理 着 计 算 机 ， 负 责 任 务 的 调 度 、 资 源 的 分 配 和 管 理 。 图 片 来 源 于 网 络 进 程 和 线 程 都 是 计 算 机 操 作 系 统 中 的 基 本 概 念 ， 在 进 程 和 线 程 之 上 有 程 序 ， 应 用 程 序 是 具 有 某 种 功 能 的 程 序 ， 运 行 在 操 作 系 统 中 。 例 如 ， 我 们 的 桌 面 上 都 会 安 装 Q Q 、 酷 狗 音 乐 、 微 信 . . . . . . 等 ， 这 些 就 是 程 序 。 当 我 们 点 击 Q Q 运 行 时 ， Q Q 正 常 运 行 ， 此 时 就 会 开 启 一 个 进 程 。 非 科 班 的 科 班 非 科 班 的 科 班   . 专 注 J a v a 技 术 文 章 输 出 1 0 0 年
因 此 ， 「 程 序 是 静 态 的 ， 而 进 程 是 动 态 的 ， 程 序 是 作 为 进 程 的 运 行 的 载 体 ， 进 程 会 随 时 间 ， 会 在 某 一 时 刻 消 亡 。 「 程 序 是 静 态 的 ， 而 进 程 是 动 态 的 ， 程 序 是 作 为 进 程 的 运 行 的 载 体 ， 进 程 会 随 时 间 ， 会 在 某 一 时 刻 消 亡 。 」 」 图 片 来 源 于 网 络 我 们 运 行 程 序 开 启 的 进 程 ， 我 们 可 以 在 任 务 管 理 器 中 可 以 查 看 ， 当 我 们 再 次 点 击 Q Q ， 登 陆 另 一 个 账 号 的 时 候 又 会 开 启 一 个 进 程 。 打 个 比 喻 ： 前 面 我 们 把 C P U 比 作 一 个 工 厂 ， 那 么 程 序 就 好 像 工 厂 里 面 的 车 间 。
图 片 来 源 于 网 络 但 是 ， 车 间 是 静 态 的 ， 车 间 中 有 多 条 流 水 线 ， 进 程 就 好 比 流 水 线 ， 流 水 线 是 动 态 执 行 的 ， 一 个 车 间 可 以 同 时 运 行 多 条 流 水 线 ， 也 可 以 只 执 行 一 条 流 水 线 或 者 一 条 流 水 线 都 不 执 行 。 总 结 来 说 ： 「 程 序 可 以 包 含 多 个 进 程 ， 多 个 进 程 并 发 执 行 ， 相 互 独 立 ， 因 此 ， 进 程 也 是 系 统 进 行 资 源 分 配 和 调 度 「 程 序 可 以 包 含 多 个 进 程 ， 多 个 进 程 并 发 执 行 ， 相 互 独 立 ， 因 此 ， 进 程 也 是 系 统 进 行 资 源 分 配 和 调 度 基 本 单 位 。 」 基 本 单 位 。 」 当 然 ， 程 序 也 可 以 没 有 启 动 进 程 ， 就 好 比 车 间 中 没 有 流 水 线 ， 因 为 程 序 是 静 态 的 ， 而 进 程 的 有 无 就 好 比 层 间 的 流 水 线 是 否 存 在 。
图 片 来 源 于 网 络 一 条 流 水 线 上 可 以 有 很 多 工 人 ， 那 些 工 人 就 好 比 是 线 程 ， 一 个 员 工 就 代 表 一 个 线 程 ， 他 们 在 一 起 共 同 协 作 ， 完 成 一 条 流 水 线 上 的 任 务 。 图 片 来 源 于 网 络 所 以 ， 「 进 程 与 线 程 的 关 系 是 包 含 关 系 ， 一 个 进 程 中 至 少 有 一 个 线 程 ， 或 者 多 个 线 程 ， 一 个 线 程 只 能 归 属 于 一 个 「 进 程 与 线 程 的 关 系 是 包 含 关 系 ， 一 个 进 程 中 至 少 有 一 个 线 程 ， 或 者 多 个 线 程 ， 一 个 线 程 只 能 归 属 于 一 个 进 程 中 」 进 程 中 」 。 就 好 比 一 个 车 间 中 可 以 有 多 个 流 水 线 ， 一 条 流 水 线 上 有 多 个 功 能 开 工 ， 在 组 长 安 排 下 工 人 只 能 在 一 条 流 水 线 上 工 作 。
图 片 来 源 于 网 络 当 然 ， 进 程 中 的 所 有 线 程 共 享 这 该 进 程 的 所 有 资 源 ， 比 如 ： 内 存 空 间 ， 每 个 线 程 都 可 以 使 用 这 个 内 存 空 间 。 就 好 比 车 间 中 的 空 间 都 是 各 条 流 水 线 共 享 的 。 不 同 的 空 间 若 能 容 纳 的 工 人 也 不 一 样 ， 就 好 比 厕 所 一 次 只 能 一 个 人 进 厕 所 ， 当 后 面 来 的 人 ， 注 意 到 厕 所 门 已 经 关 闭 ， 就 知 道 里 面 有 人 ， 就 只 能 等 候 前 一 个 人 用 完 ， 他 才 能 用 。 厕 所 里 面 的 人 ， 为 了 防 止 他 人 再 次 进 入 厕 所 ， 就 会 把 厕 所 锁 住 ， 这 就 是 「 互 斥 锁 （ 「 互 斥 锁 （ M u t u a l   e x c l u s i o n ， 缩 写 ， 缩 写 M u t e x ） 」 ） 」 ， 这 就 意 味 着 在 进 程 中 的 某 一 些 空 间 一 次 只 能 由 一 条 线 程 使 用 。
图 片 来 源 于 网 络 有 些 空 间 就 会 比 较 大 ， 一 次 可 以 供 多 个 人 使 用 ， 比 如 ： 休 息 室 ， 休 息 室 的 座 位 都 是 有 限 的 ， 一 次 只 能 供 2 0 的 座 位 休 息 ， 其 余 的 人 就 坐 不 下 了 。 用 于 标 识 这 个 空 间 仅 给 2 0 个 人 使 用 的 办 法 就 是 给 每 个 座 位 打 一 个 编 号 1 - 2 0 ， 每 进 去 一 个 人 就 给 这 个 人 发 一 个 作 为 编 号 ， 当 编 号 用 完 了 ， 表 示 这 个 空 间 已 经 满 了 。
图 片 来 源 于 网 络 当 有 人 出 来 了 就 会 把 编 号 还 给 看 守 的 那 个 人 ， 便 是 又 有 空 间 可 以 使 用 了 ， 这 个 做 法 就 是 「 信 号 量 」 「 信 号 量 」 ， 这 样 保 证 了 每 个 人 都 有 自 己 的 座 位 ， 即 保 证 多 线 程 不 会 相 互 冲 突 。 「 那 为 什 么 有 进 程 还 要 多 线 程 呢 ？ 」 「 那 为 什 么 有 进 程 还 要 多 线 程 呢 ？ 」   每 个 进 程 都 有 自 己 独 自 的 代 码 和 数 据 空 间 ， 即 为 「 程 序 的 上 下 文 」 「 程 序 的 上 下 文 」 ， 进 程 包 含 多 个 线 程 ， 进 程 的 切 换 消 耗 要 大 于 线 程 的 切 换 消 耗 。 图 片 来 源 于 网 络 线 程 可 以 看 作 是 轻 量 级 的 进 程 ， 每 个 线 程 也 有 自 己 的 「 运 行 栈 」 「 运 行 栈 」 和 「 程 序 计 数 器 （ 「 程 序 计 数 器 （ P C ） 」 ） 」 、 以 及 「 线 程 的 本 地 存 「 线 程 的 本 地 存 储 」 储 」 ， 所 以 对 于 进 程 数 比 较 多 的 ， 频 繁 的 切 换 进 程 将 会 带 来 一 大 笔 的 开 销 ， 反 而 线 程 的 切 换 开 销 小 。
图 片 来 源 于 网 络 进 程 是 一 个 「 动 态 」 「 动 态 」 的 概 念 ， 进 程 包 含 下 面 的 五 种 状 态 ： 「 初 始 态 ， 执 行 态 ， 等 待 状 态 ， 就 绪 状 态 ， 终 止 状 态 」 「 初 始 态 ， 执 行 态 ， 等 待 状 态 ， 就 绪 状 态 ， 终 止 状 态 」 。 图 片 来 源 于 网 络 线 程 中 的 状 态 也 是 包 含 下 面 的 五 种 ： 「 新 建 （ 「 新 建 （ N E W ） 、 可 运 行 （ ） 、 可 运 行 （ R u n n a b l e ） 、 运 行 （ ） 、 运 行 （ R u n n i n g ） 、 阻 塞 ） 、 阻 塞 ( B L O C K E D ) 、 死 亡 、 死 亡 ( D E A D ) 」 」 。
图 片 来 源 于 网 络 那 么 进 程 之 间 是 怎 么 交 互 的 呢 ？ 在 进 程 之 间 的 通 信 包 括 「 管 道 、 系 统 「 管 道 、 系 统 I P C ( 包 括 消 息 队 列 包 括 消 息 队 列 , 信 号 量 信 号 量 , 共 享 存 储 共 享 存 储 ) , S O C K E T 。 」 。 」 管 道 的 方 式 由 包 括 以 下 三 种 方 式 ： 1 .   「 普 通 管 道 」 「 普 通 管 道 」 ： 通 常 会 有 限 制 ， 可 能 是 半 双 工 方 式 ， 或 者 是 只 能 在 子 父 进 程 中 使 用 。 2 .   「 流 管 道 」 「 流 管 道 」 ： 可 以 使 用 双 向 传 输 。 3 .   「 命 名 管 道 」 「 命 名 管 道 」 ： 它 允 许 可 以 在 不 相 关 的 进 程 之 中 使 用 。 线 程 之 间 的 通 信 在 J M M 模 型 中 是 通 过 共 享 内 存 来 实 现 的 ， 例 如 ： 线 程 一 要 和 线 程 二 通 信 ， 线 程 一 先 把 自 己 的 变 量 副 本 写 入 主 内 存 中 ， 然 后 线 程 二 再 从 主 内 存 中 读 取 该 变 量 ， 复 制 到 自 己 的 线 程 空 间 中 进 行 操 作 ， 线 程 都 不 能 直 接 操 作 主 内 存 。 P I P E s _ p i p e n a m e _ p i p e
为 了 保 证 多 线 程 之 间 的 数 据 一 致 性 的 问 题 ， 可 以 使 用 锁 机 制 ， 实 现 线 程 之 间 的 操 作 的 同 步 、 有 序 。 例 如 ： 「 「 s y n c h r o n i z e d 锁 、 锁 、 L o c k 锁 、 锁 、 A t o m i c 原 子 类 」 原 子 类 」 。 单 线 程 时 代 ， 一 次 只 能 执 行 一 个 任 务 ， 后 面 的 任 务 只 能 排 队 等 候 ， 实 现 的 方 式 都 是 串 行 化 的 ， 随 着 后 续 的 发 展 为 了 提 高 效 率 ， 实 现 了 多 线 程 。 单 C P U 的 多 线 程 方 式 ， 实 现 的 是 并 发 方 式 ， 并 发 真 正 意 义 上 的 并 行 ， 因 为 C P U 一 次 只 能 执 行 一 次 任 务 ， 但 是 ， C P U 的 执 行 速 度 远 快 于 线 程 的 执 行 速 度 ， 为 了 充 分 利 用 C P U ， 因 此 实 现 并 发 的 多 线 程 方 式 。 图 片 来 源 于 网 络 多 C P U 时 代 的 来 领 ， 实 现 真 正 意 义 上 的 并 行 多 线 程 ， 同 一 时 刻 可 以 由 多 个 线 程 的 执 行 。
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