一、進程

考慮一個場景：瀏覽器，網(wǎng)易云音樂以及notepad++ 三個軟件只能順序執(zhí)行是怎樣一種場景呢？另外，假如有兩個程序A和B，程序A在執(zhí)行到一半的過程中，需要讀取大量的數(shù)據(jù)輸入(I/O操作)，而此時CPU只能靜靜地等待任務(wù)A讀取完數(shù)據(jù)才能繼續(xù)執(zhí)行，這樣就白白浪費了CPU資源。你是不是已經(jīng)想到在程序A讀取數(shù)據(jù)的過程中，讓程序B去執(zhí)行，當程序A讀取完數(shù)據(jù)之后，讓程序B暫停。聰明，這當然沒問題，但這里有一個關(guān)鍵詞：切換。

既然是切換，那么這就涉及到了狀態(tài)的保存，狀態(tài)的恢復(fù)，加上程序A與程序B所需要的系統(tǒng)資源(內(nèi)存，硬盤，鍵盤等等)是不一樣的。自然而然的就需要有一個東西去記錄程序A和程序B分別需要什么資源，怎樣去識別程序A和程序B等等(比如讀書)。

進程定義：

進程就是一個程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。進程一般由程序、數(shù)據(jù)集、進程控制塊三部分組成。我們編寫的程序用來描述進程要完成哪些功能以及如何完成；數(shù)據(jù)集則是程序在執(zhí)行過程中所需要使用的資源；進程控制塊用來記錄進程的外部特征，描述進程的執(zhí)行變化過程，系統(tǒng)可以利用它來控制和管理進程，它是系統(tǒng)感知進程存在的唯一標志。

舉一例說明進程：

想象一位有一手好廚藝的計算機科學(xué)家正在為他的女兒烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食譜，廚房里有所需的原料:面粉、雞蛋、糖、香草汁等。在這個比喻中，做蛋糕的食譜就是程序(即用適當形式描述的算法)計算機科學(xué)家就是處理器(cpu)，而做蛋糕的各種原料就是輸入數(shù)據(jù)。進程就是廚師閱讀食譜、取來各種原料以及烘制蛋糕等一系列動作的總和。現(xiàn)在假設(shè)計算機科學(xué)家的兒子哭著跑了進來，說他的頭被一只蜜蜂蟄了。計算機科學(xué)家就記錄下他照著食譜做到哪兒了(保存進程的當前狀態(tài))，然后拿出一本急救手冊，按照其中的指示處理蟄傷。這里，我們看到處理機從一個進程(做蛋糕)切換到另一個高優(yōu)先級的進程(實施醫(yī)療救治)，每個進程擁有各自的程序(食譜和急救手冊)。當蜜蜂蟄傷處理完之后，這位計算機科學(xué)家又回來做蛋糕，從他離開時的那一步繼續(xù)做下去。

二、線程

線程的出現(xiàn)是為了降低上下文切換的消耗，提高系統(tǒng)的并發(fā)性，并突破一個進程只能干一樣事的缺陷，使到進程內(nèi)并發(fā)成為可能。

假設(shè)，一個文本程序，需要接受鍵盤輸入，將內(nèi)容顯示在屏幕上，還需要保存信息到硬盤中。若只有一個進程，勢必造成同一時間只能干一樣事的尷尬(當保存時，就不能通過鍵盤輸入內(nèi)容)。若有多個進程，每個進程負責(zé)一個任務(wù)，進程A負責(zé)接收鍵盤輸入的任務(wù)，進程B負責(zé)將內(nèi)容顯示在屏幕上的任務(wù)，進程C負責(zé)保存內(nèi)容到硬盤中的任務(wù)。這里進程A，B，C間的協(xié)作涉及到了進程通信問題，而且有共同都需要擁有的東西——-文本內(nèi)容，不停的切換造成性能上的損失。若有一種機制，可以使任務(wù)A，B，C共享資源，這樣上下文切換所需要保存和恢復(fù)的內(nèi)容就少了，同時又可以減少通信所帶來的性能損耗，那就好了。是的，這種機制就是線程。

線程也叫輕量級進程，它是一個基本的CPU執(zhí)行單元，也是程序執(zhí)行過程中的最小單元，由線程ID、程序計數(shù)器、寄存器集合和堆棧共同組成。線程的引入減小了程序并發(fā)執(zhí)行時的開銷，提高了操作系統(tǒng)的并發(fā)性能。線程沒有自己的系統(tǒng)資源。

三、進程和線程的關(guān)系

進程是計算機中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。或者說進程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動,進程是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。

線程則是進程的一個實體,是CPU調(diào)度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。

進程和線程的關(guān)系：

(1)一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。

(2)資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。

(3)CPU分給線程，即真正在CPU上運行的是線程。

四、并行和并發(fā)

并行處理(Parallel Processing)是計算機系統(tǒng)中能同時執(zhí)行兩個或更多個處理的一種計算方法。并行處理可同時工作于同一程序的不同方面。并行處理的主要目的是節(jié)省大型和復(fù)雜問題的解決時間。并發(fā)處理(concurrency Processing)：指一個時間段中有幾個程序都處于已啟動運行到運行完畢之間，且這幾個程序都是在同一個處理機(CPU)上運行，但任一個時刻點上只有一個程序在處理機(CPU)上運行

并發(fā)的關(guān)鍵是你有處理多個任務(wù)的能力，不一定要同時。并行的關(guān)鍵是你有同時處理多個任務(wù)的能力。所以說，并行是并發(fā)的子集

五、同步和異步

計算機領(lǐng)域，同步就是指一個進程在執(zhí)行某個請求的時候，若該請求需要一段時間才能返回信息，那么這個進程將會一直等待下去，直到收到返回信息才繼續(xù)執(zhí)行下去；異步是指進程不需要一直等下去，而是繼續(xù)執(zhí)行下面的操作，不管其他進程的狀態(tài)。當有消息返回時系統(tǒng)會通知進程進行處理，這樣可以提高執(zhí)行的效率。舉個例子，打電話時就是同步通信，發(fā)短息時就是異步通信。

總結(jié)

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