程序（process）和線程（thread）圖析了解

1.計算機的核心是CPU，它承擔了所有的計算任務。它就像一座工廠，時刻在運作。

2.假定工廠的電力有限，一次隻能供給一個工廠中的房間使用。也就是說，一個工廠中的房間開工的時候，其他工廠中的房間都必須停工。背後的含義就是，單個CPU一次隻能運作一個任務。

3.程序就好比工廠的工廠中的房間，它代表CPU所能處理的單個任務。任一時刻，CPU總是運作一個程序，其他程序處于非運作狀态。

4.一個工廠中的房間裡，可以有很多勞工。他們協同完成一個任務。

5.線程就好比工廠中的房間裡的勞工。一個程序可以包括多個線程。

6.工廠中的房間的空間是勞工們共享的，比如許多房間是每個勞工都可以進出的。這象征一個程序的記憶體空間是共享的，每個線程都可以使用這些共享記憶體。

7.可是，每間房間的大小不同，有些房間最多隻能容納一個人，比如廁所。裡面有人的時候，其他人就不能進去了。這代表一個線程使用某些共享記憶體時，其他線程必須等它結束，才能使用這一塊記憶體。

8.一個防止他人進入的簡單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，後到的人看到上鎖，就在門口排隊，等鎖打開再進去。這就叫"互斥鎖"（縮寫 Mutex），防止多個線程同時讀寫某一塊記憶體區域。

9.還有些房間，可以同時容納n個人，比如廚房。也就是說，如果人數大于n，多出來的人隻能在外面等着。這好比某些記憶體區域，隻能供給固定數目的線程使用。

10.這時的解決方法，就是在門口挂n把鑰匙。進去的人就取一把鑰匙，出來時再把鑰匙挂回原處。後到的人發現鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊等着了。這種做法叫做"信号量"（Semaphore），用來保證多個線程不會互相沖突。

不難看出，mutex是semaphore的一種特殊情況（n=1時）。也就是說，完全可以用後者替代前者。但是，因為mutex較為簡單，且效率高，是以在必須保證資源獨占的情況下，還是采用這種設計。

11.作業系統的設計，是以可以歸結為三點：

（1）以多程序形式，允許多個任務同時運作；

（2）以多線程形式，允許單個任務分成不同的部分運作；

（3）提供協調機制，一方面防止程序之間和線程之間産生沖突，另一方面允許程序之間和線程之間共享資源。