EA＆UML日拱一卒-多任务编程超入门-（2）进程和线程

作为多任务编程的基本概念，进程和线程的概念是无论如何回避不了的。很多公司面试时也会问倒二者的区别。如果到互联网上随便搜一下，就能找到关于进程和线程的文章，但是相信读过之后，懂得人会点头，不懂的还是不懂。所以本文采用另外一种方式来说明。

单任务系统的情况

在这种情况下，所有的系统资源都交给程序使用，编程者只需要考虑处理的流程和逻辑即可。这里的资源包括：CPU时间，内存（堆，栈），全局变量，硬件设备（显示器，键盘，通讯接口，音频设备）等。

多任务操作系统的情况

进程

对于编程者来说，最理想的情况就是，根本不用意识自己是多任务操作系统环境中编写程序。

也就是说，至少看起来所有的系统资源都交给程序使用，编程者只需要考虑处理的流程和逻辑即可。这里的资源包括：CPU时间， 内存（堆，栈，全局变量），硬件设备（显示器，键盘，通讯接口，音频设备）等。

但问题是，物理内存，设备只有一份，多个程序同时执行时必然发生竞争。这个问题当然不用我们考虑，因为多任务操作系统已经解决了：

1. 为每个程序提供一定的CPU时间，保证程序可以按照某种间隔被执行。这种执行是二进制机器码层面的。
2. 为每个程序提供了独立的，虚拟的内存空间，程序对虚拟内存进行的操作会映射到实际的物理内存上。
3. 对于显示部分，提供了窗口机制，将程序的输出导向特定的窗口。同时系统将键盘，鼠标的输出导向当前活动的窗口。
4. 有一些硬件，比如音频输入设备，串口等实在无法在程序之间共享。这样的硬件就采用了独占的方式，如果某个程序占用了某个设备，其他程序就不能使用。

这些都做到以后，可以说基本上实现了我们的理想：编程者不用意识自己是在为多任务操作系统编写程序。每个任务作为单独的程序来设计和实现，任务之间的调度利用操作系统的功能来实现。

这样的程序执行过程就是进程。基本上进程就相当于多任务操作系统中的应用程序。（许多规模较大的应用也可以包含多个进程）

进程的好处是最大限度保持程序执行过程之间的独立性，使增加任务或者调整任务内容变得简单。但同时也可以看到操作系统要为每个进程分配资源，映射内存操作，控制各种输入输出。所有这些都需要相当的系统开销。所以多任务操作系统也是随着硬件性能的提高而逐渐发展起来的。

线程

理解了进程的优缺点以后，再理解线程就容易了。很多时候在一个进程内部还是需要多任务处理，比如视频时软件在视频解码时还要接受用户操作。对于这种情况下就需要在进程内部提供多任务处理机制：线程。

线程之间CPU时间的分配和进程类似，但是共同使用进程的资源，操作系统不必为每个线程提供另外的映射机制，这样做的结果：

1. 多个线程共用一个资源时，需要编程者利用操作系统提供的接口主动的进行访问控制和同步。
2. 由于使用共同的内存空间，堆，栈等，所以不需要另外的地址映射等处理，可以实现比较快速的数据交换。

总结

就好像没法回答夏天和冬天那个更好一样，也没有办法回答进程和线程那个更好，我们应该做的就是在适当的场合使用适当的技术。

写在文章的最后

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