在上一篇文章中，我们简单地回眸了一下操作系统，这一次我们细致一点来回眸一下进程和线程，通过这样的回眸，也许能膨胀出一些火花，对进程和线程有个比以往更清晰明了的认识。我们还是从问题的角度出发，帮助我们分析一下进程和线程。注意下诉讨论都在单核CPU的范围内，多核会有些出入。
为什么要有进程和线程？
回答这个问题之前，我们先看看我们手机上常用的应用，这些应用可能有一个或者多个进程。这些应用在运行时往往会用到不同的资源，占用着各自的内存，互相独立而又互相竞争。是不是很有趣的关系？看起来这些应用里面的进程，帮助我们隔离了不同的资源，管理着各自应用的运行状态。我们可以这么称呼进程，资源分组大师。实际上，操作系统里面的进程也确实是从这样的角度上来定义的，用某种方法将相关资源集合起来。
那么有了进程之后，为什么还要有线程呢？线程有悖于进程，是从不同的角度出发考虑的。前者是从资源分组的角度出发，线程则是从执行的角度上看的。有了进程分组后的资源后，要知道怎么利用这些资源呀。所以就需要有线程，而且每个进程必须要有一个线程作为执行单元。
那为什么要有多进程和多线程呢？
我们用户都是享乐主义的，我刷刷微博的同时就不能听听音乐吗？多进程很好理解，这是用户的主观要求。对于操作系统而言就是，容许多个资源集合同时被处理。那为啥需要多线程呢？这更多地需要从效率的角度上出发，毕竟用户是不知道你内部是如何实现的。我们搞开发的都知道，用户所感知到的是 UI 线程，如果在 UI 线程上面等待某个网络的返回，那么势必会卡顿。多线程就是给予应用本身并发的能力。
多进程和多线程的原理是什么？
在只有 单核CPU 的情况下，CPU 真的在同一时间内只会执行一个程序。那怎么办呢？这里我们引入分时的概念。例如我们将每一秒分为很多个片段，在相邻的片段里面执行的不同的进程，这样从用户感知的角度上看，就是同时运行了多个程序。对于线程而言，它是具体执行的单位，在每个时段执行的是这一线程。
为了达成这一目标，就需要有两件时间要完成。通知进程中断，和进程中断及恢复。前者的问题是通过 时钟 来的，这不是一般的时钟，我们也不用太细致地去理解，知道通过这个通知就可以了。进程的恢复，则需要我们记录相应的东西，我们称为程序计数器。另一方面，线程也有同样类似的机制，也有程序计数器、寄存器等等。
那么接下来，就有另外的问题了，大多数进程和线程都是要合作的。
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信息如何传递？
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如何保证信息安全？
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如何保证时序性要求？
简单地说下这三个问题。第一是如何解决信息共享，信息到底怎么传递到另一个进程(线程)上去。信息安全是，当多个进程(线程)同时访问数据时，怎么能保证这些进程(线程)获得正确的数据。时序是指当两个执行单元有依赖要求时，如何保证执行的顺序。
信息传递
对于线程而言，这一块是天生支持的。因为所有线程都共享同一地址空间，只要能拿到对象的句柄，那么哪个线程都可以访问得到。进程就不一样了，需要借助第三方的工具来完成。主要是共享内存,管道和Socket。具体机制不讨论，可以理解为操作系统开辟了一块区域，两个进程都能访问。 Socket 则是通过协议的方式，要求接受者在没有消息的时候进行等待，来完成通信协议，从而传递消息的。
同步
安全和时序，这里都可以通过同步来完成。大家在 Android 开发中已经接触不少了。这里简单地提提进程方面的同步，毕竟接触得不如线程间同步来得多。进程间同步的问题，大多都是由中断信号引起的，在最早期的思路里面，做法特别简单粗暴。在执行某个有同步风险的代码时，屏蔽中断，这样就不会发生进程切换，问题自然就没有了。哈哈，这样的弊端实在太多，没过多久就被抛弃了。后期采用了信号量的实现，这也是 Dijkstra 提出的哦。信号量类似于 Java 中的 CountDownLatch，不过信号量是进程级别的，有兴趣的同学可以看看。互斥量则是简化版的信号量，233333。
总结与絮叨
又大致地回眸了一下，进程和线程，有没有觉得思路清晰了一些呢。至少我是这么认为的，：）。欢迎老师同学来交流，多多批评指正。有兴趣的同学可以看看，哲学家就餐问题，读者-写者问题。
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- 发表日期：2017年2月6日
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