全方位讲解的线程和进程

hello~ 我是小索奇

本文将用不同的例子和思维向您详细讲解过程和线程，避免您感到困惑；

过程和线程是计算机操作系统的基本概念。虽然听起来很高，但它们与我们日常生活中使用的手机、电脑和其他设备密切相关。

索奇在学习过程和线程概念时，读了很多文章，也有很多混乱的地方，当时我经常与手机和电脑进行比较...话不多说，go

简单易懂的例子

首先，我们可以把这个过程理解为正在运行的程序的例子。就像当我们在手机上打开微信、QQ等应用程序时，手机将启动一个新的过程来运行应用程序一样。该过程包含了应用程序所需的所有资源，如内存、CPU时间等。如果您同时打开多个应用程序，则将同时运行多个过程。

这些过程相互独立，不相互干扰，但它们共享一些系统资源，如网络连接和文件系统。

线程是同时执行多个任务的最小单位。线程可以并发运行，以提高程序的效率和响应速度。就像我们同时在手机上下载多个文件一样，手机会创建多个线程并发下载这些文件，以达到更快的下载速度。

当您在计算机上打开一个应用程序时，计算机还将启动一个操作程序的过程，然后创建多个线程来执行不同的任务。例如，浏览器可能有一个线程负责加载网页内容，另一个线程负责处理用户输入等。这些线程可以相互通信，共享相同的数据，但它们也是独立的，不相互干扰。

一些应用程序将启动多个过程来操作，例如，游戏应用程序将启动一个过程来负责游戏逻辑，另一个过程负责渲染游戏图片。其优点是将不同的任务分配到不同的过程中，以提高程序的性能和稳定性。

计算机操作系统概念(不懂也没关系)

什么是过程和线程？有什么关系？

在计算机操作系统中，过程和线程负责管理计算机资源，协调不同任务的执行，使程序能够正常运行。

过程是程序的执行过程，是动态概念，是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。每个过程都有自己的地址空间，至少有 5 基本状态为：初始状态、执行状态、等待状态、就绪状态和终止状态。

1. 新建状态（New）：当操作系统创建新过程时，该过程处于新状态。此时，操作系统已经为过程分配了必要的资源，但过程尚未开始实施。
2. 就绪状态（Ready）：当过程准备好运行，并分配所有必要的资源，等待CPU分配时间片执行时，过程就准备好了。
3. 运行状态（Running）：当过程分配到CPU时间片并开始执行时，过程处于运行状态。
4. 阻塞状态（Blocked）：当过程需要等待事件发生(如等待输入/输出操作完成)而暂时无法执行时，过程处于堵塞状态。
5. 终止状态（Terminated）：当过程完成任务或被操作系统强制终止时，过程处于终止状态。在终止状态下，操作系统将恢复过程中占用的资源。

进程 & 线程

• 过程也被称为过程实体，过程图像但严格来说，过程不是过程实体，过程实体是静态的，过程是动态的。如果没有特别强调两者之间的区别，一般可以认为过程是过程实体因此，我们也可以说，过程由程序段、数据段和PCB组成
• 例如，创建过程的本质是创建过程实体中的PCB；撤销过程是PCB(过程控制块)在撤销过程中
• 流程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位
• 一个线程 它只能属于一个过程，一个过程可以有多个线程，但至少有一个线程
• 费用方面：每个过程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），过程之间的切换费用较大；线程可视为轻量级过程，相同类型的线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的费用很小
• 环境:多个过程(程序)可以在操作系统中同时运行；在同一过程(程序)中，同时执行多个线程(CPU调度，每个时间片中只执行一个线程)
• 内存分配：系统为每个过程分配不同的内存空间；对于线程，除CPU外，系统不会为线程分配内存（线程使用的资源来自其流程），线程组只能共享资源
• 包括关系：线程是过程的一部分，因此线程也称为轻权过程或轻量级过程
• 根据线程执行的任务和系统的调度策略，一个线程可以占用一个或多个CPU的核心资源。在多核CPU上，多个线程可以同时运行，以达到并发执行的效果。

CPU核心是一个过程吗？

一个 CPU 核心不一定是一个过程，也不一定是核心。CPU 核心是执行指令和计算操作的处理器中的物理单元。过程是操作系统中的抽象概念，表示正在运行的程序实例可以分配到多个 CPU 核心执行。核心是操作系统的核心部分，负责管理和调度过程，提供系统资源。一个 CPU 操作系统的核心可以调度多个过程。(一个操作系统通常只有一个内核哈)

过程的哪些部分组成？

1. 程序段：也称为代码段，是该过程的可执行代码部分。在此段中，存储程序指令和操作系统所需的其他信息。当调度过程时，操作系统将程序段加载到内存中，并根据程序计数器(PC)执行指令。
2. 数据段：又称静态段，是过程中存储数据的一部分。在此段中，存储了程序所需的各种数据结构、变量和常量。当调度过程时，操作系统将过程的数据段加载到内存中，并提供给过程进行读写操作。
3. PCB：它是操作系统中用于管理过程的数据结构，包括过程状态、程序计数器、寄存器值、堆栈指针、内存分配、打开文件列表等所有信息。PCB的使用可以帮助操作系统更好地管理过程，确保不同过程之间的独立性和安全性，协调不同过程之间的资源共享和相互排斥访问。

对PCB还是有点傻？

• PCB是进程控制块(Process Control Block)缩写是操作系统中用于管理过程的数据结构。
• PCB是过程中唯一存在的标志
• 当操作系统需要切换当前正在运行的过程时，首先保存当前过程的PCB，然后加载下一个过程的PCB信息，以实现过程之间的切换。PCB的使用可以帮助操作系统更好地管理过程，确保不同过程之间的独立性和安全性，协调不同过程之间的资源共享和相互排斥访问。
• 例如，创建过程的本质是创建过程实体中的PCB；撤销过程是PCB(过程控制块)在撤销过程中

拓展概念

除了过程和线程，还有其他一些概念也非常重要。例如，CPU时间片、死锁等。CPU时间片是指操作系统为每个过程或线程分配的最小单位时间。在此期间，过程或线程占据CPU资源。死锁是由于不同任务之间的相互依赖而无法继续执行的。

为什么这么卡~

如果您同时在计算机上打开多个应用程序，其中一个占用了大量CPU资源，其他应用程序将变得非常卡住。这是因为操作系统将CPU资源分配给正在运行的应用程序。如果其中一个应用程序占用了太多的CPU资源，其他应用程序将受到影响。

当您选择移动电脑时，我们可以考虑设备的处理器性能和内存大小，因为这些硬件资源将直接影响设备运行多个过程和线程的能力（即您是否卡住~）