进程、线程基础知识 先来看看一则小故事 我们写好的一行行代码，为了让其工作起来，我们还得把它送进城（进程）里，那既然进了城里，那肯定不能胡作非为了。 城里人有城里人的规矩，城中有个专门管辖你们的城管（操作系统），人家让你休息就休息，让你工作就工作，毕竟摊位不多，每个人都要占这个摊位来工作，城里要工作的人多着去了。 所以城管为了公平起见，它使用一种策略（调度）方式，给每个人一个固定的工作时间（时间片），时间到了就会通知你去休息而换另外一个人上场工作。 另外，在休息时候你也不能偷懒，要记住工作到哪了，不然下次到你工作了，你忘记工作到哪了，那还怎么继续？ 有的人，可能还进入了县城（线程）工作，这里相对轻松一些，在休息的时候，要记住的东西相对较少，而且还能共享城里的资源。 “哎哟，难道本文内容是进程和线程？” 可以，聪明的你猜出来了，也不枉费我瞎编乱造的故事了。 img 进程和线程对于写代码的我们，真的天天见、日日见了，但见的多不代表你就熟悉它们，比如简单问你一句，你知道它们的工作原理和区别吗？ 不知道没关系，今天就要跟大家讨论操作系统的进程和线程。 img TIP 先强调一下，我们本篇讲的主要都是操作系统理论知识，偏大学计算机专业课上的那种，并不是讲解 Linux 或 Windows 操作系统的实现方式，所以大家要区别一下。 想让了解 Linux 或 Windows 操作系统的具体实现，得去看这些操作系统的实现原理或者源码书籍。进程 我们编写的代码只是一个存储在硬盘的静态文件，通过编译后就会生成二进制可执行文件，当我们运行这个可执行文件后，它会被装载到内存中，接着 CPU 会执行程序中的每一条指令，那么这个运行中的程序，就被称为「进程」（Process）。 现在我们考虑有一个会读取硬盘文件数据的程序被执行了，那么当运行到读取文件的指令时，就会去从硬盘读取数据，但是硬盘的读写速度是非常慢的，那么在这个时候，如果 CPU 傻傻的等硬盘返回数据的话，那 CPU 的利用率是非常低的。 做个类比，你去煮开水时，你会傻傻的等水壶烧开吗？很明显，小孩也不会傻等。我们可以在水壶烧开之前去做其他事情。当水壶烧开了，我们自然就会听到“嘀嘀嘀”的声音，于是再把烧开的水倒入到水杯里就好了。 所以，当进程要从硬盘读取数据时，CPU 不需要阻塞等待数据的返回，而是去执行另外的进程。当硬盘数据返回时，CPU 会收到个中断，于是 CPU 再继续运行这个进程。 进程 1 与进程 2 切换 这种多个程序、交替执行的思想，就有 CPU 管理多个进程的初步想法。 对于一个支持多进程的系统，CPU 会从一个进程快速切换至另一个进程，其间每个进程各运行几十或几百个毫秒。 虽然单核的 CPU 在某一个瞬间，只能运行一个进程。但在 1 秒钟期间，它可能会运行多个进程，这样就产生并行的错觉，实际上这是并发。 并发和并行有什么区别？ 一图胜千言。 并发与并行 进程与程序的关系的类比 到了晚饭时间，一对小情侣肚子都咕咕叫了，于是男生见机行事，就想给女生做晚饭，所以他就在网上找了辣子鸡的菜谱，接着买了一些鸡肉、辣椒、香料等材料，然后边看边学边做这道菜。 img 突然，女生说她想喝可乐，那么男生只好把做菜的事情暂停一下，并在手机菜谱标记做到哪一个步骤，把状态信息记录了下来。 然后男生听从女生的指令，跑去下楼买了一瓶冰可乐后，又回到厨房继续做菜。 这体现了，CPU 可以从一个进程（做菜）切换到另外一个进程（买可乐），在切换前必须要记录当前进程中运行的状态信息，以备下次切换回来的时候可以恢复执行。 所以，可以发现进程有着「运行 - 暂停 - 运行」的活动规律。进程的状态 在上面，我们知道了进程有着「运行 - 暂停 - 运行」的活动规律。一般说来，一个进程并不是自始至终连续不停地运行的，它与并发执行中的其他进程的执行是相互制约的。 它有时处于运行状态，有时又由于某种原因而暂停运行处于等待状态，当使它暂停的原因消失后，它又进入准备运行状态。 所以，在一个进程的活动期间至少具备三种基本状态，即运行状态、就绪状态、阻塞状态。 进程的三种基本状态 上图中各个状态的意义：运行状态（Running）：该时刻进程占用 CPU；就绪状态（Ready）：可运行，由于其他进程处于运行状态而暂时停止运行；阻塞状态（Blocked）：该进程正在等待某一事件发生（如等待输入/输出操作的完成）而暂时停止运行，这时，即使给它CPU控制权，它也无法运行； 当然，进程还有另外两个基本状态：创建状态（new）：进程正在被创建时的状态；结束状态（Exit）：进程正在从系统中消失时的状态； 于是，一个完整的进程状态的变迁如下图： 进程五种状态的变迁 再来详细说明一下进程的状态变迁：NULL -> 创建状态：一个新进程被创建时的第一个状…