程序與執行緒的簡單理解

這部分有參考網上的記憶方法，記下來用以複習；

一。程序（process）和執行緒（thread）

程序（process）和執行緒（thread）是作業系統中的基本概念,但是比較抽象，不容易記憶和理解，接下來就一模擬的的方式來闡述這些概念，以便於簡單易懂。

計算機的核心是cpu，它主要工作是計算，時刻在執行，就像一座工廠。

在工廠中假設只有乙個車間，車間就好比cpu，故單個cpu一次只能執行乙個任務。

程序就好比工廠的車間，它代表cpu所能處理的單個任務。任意時刻，cpu總能執行乙個程序，其他程序處於非執行的狀態。

乙個車間裡，可以有很多任務人。他們協作完成乙個任務。工人就如同執行緒，乙個程序可以包括多個執行緒

車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個工人多可以出入的。這就象徵乙個程序記憶體空間是可以共享的，每個執行緒多可以使用這些記憶體。

可是房間大小是不同的，有些房間只能最多容納乙個人，比如廁所。裡面的人出來才能讓其他人進去。這就表明乙個執行緒使用一些共享記憶體時，其他執行緒必須等它結束，才能使用這一塊記憶體。

乙個防止他人進入的簡單方法是在門上加一把鎖。先到的人鎖上門，後到的人看到上鎖，就在門口排隊，等鎖開啟後再進去。這叫「互斥鎖（mutnal exclusion,縮寫mutex）」，防止多執行緒同時讀寫同一塊區域。

還有一些房間，可以同時容納n個人，比如廚房。也就是說，如果人數大於n，多出來的人只能在外面等著。這叫好比一些特殊區，只能提供給固定數量的執行緒使用。

這時解決方法是在門口掛n把鑰匙，進去的人就取走一把鑰匙，出來的時候再把鑰匙掛回原處。厚道的人發現鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊，這種做法就叫做「訊號量（semaphore）」,用來保證多個執行緒不會互相衝突。

不難看出，mntex是semaphore的一種特殊情況（n=1時）。也就是說，完全可以考慮用後者替代前者。但是，因為mutex比較簡單，且效率高，所以在必須保證資源獨佔的情況下，還是採用這種設計。

作業系統的設計，因此可以歸結為三點：

@1：以多執行緒形式，允許多個任務同時執行；

@2：以多執行緒形式，允許單個任務分成不同的部分執行；

@3：提供協調機制，一方面防止程序之間和執行緒之間發生衝突，另一方面允許程序之間和執行緒之間共享資源。