通过实例理解进程与线程的概念
Ted历史小生2018-10-01 16:35
前言
理解进程和线程的概念，对于网络运维或者编写程序都是十分重要的。无论是windowx平台或者linux平台，甚至包括手机，如果你想要运行任何一个程序，都和进程、线程脱离不了干系。
概念
我们可以把一个程序理解为一个进程，这里我们拿谷歌浏览器举例程序举例，当你运行谷哥浏览器程序后，在你的任务管理器里面就会出现该程序的进程。
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从上图可以很清楚的看到系统为谷歌浏览器(Google Chrome)创建了1个进程，并且该进程创建了34个线程，这里就出现了一个进程与线程之间关系的概念。一个进程可以拥有多个线程，就像你只有2只手，但你有10个手指头。
进程是大爷进程实际上是不做事的，而是吩咐别人做事，这个“别人”当然只有线程这位苦力了，当一个程序（进程）想要做一件事，比如刷新网页，他就会开启一个线程，让这个线程去做这件事。
多线程前面提过，一个进程可以有多个线程。有一点要注意，一个进程至少要有一个线程。这也很好理解，没有线程就没有人“干活”了。还是以浏览器举例，假设我想一边听歌一边写博客，那么我必须打开2个网页，一个用来听歌，一个用来写作。这时候浏览器有2种方案处理，一种是只开一个线程，先执行听歌的任务，等歌播放任务结束后，再让线程执行写作任务。这就是单线程串行执行。不过如果这种方式执行，我估计写博客的想砸电脑。另一种就是多线程方案。浏览器开启2个线程，1个线程负责播放音乐，另1个线程负责打开博客供用户写作。相当于并行处理两个任务，但这里的并行有时候并不是真正的并行，而是将CPU的的时间进行分片，以1秒时间为例，CPU将这1秒时间进行分片，每一片的单位是0.001秒，两个线程轮番占用CPU的时间，最终在2个线程优先级相同的情况下，会各占用CPU 0.5秒的时间。但因为这个切换太快了，用户是根本感觉不到的。但这种机制并不是真正的并行。
线程优先级线程是有优先级的，优先级越高，它能获取的CPU处理时间越多，反之亦然。我们用程序在测试线程的优先级.
#以Objective C为程序示例#创建了2个线程，一个要执行doMusic任务，一个执行doBlog任务NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doMusic) object:nil]; NSThread *thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doBlog) object:nil]; #设备线程的名称，方便区别 thread1.name = @"播放音乐"; thread2.name = @"博客写作"; #重点，设置线程的优先级，1为最高 thread1.threadPriority = 1; thread2.threadPriority = 0.5; #让线程开始执行 [thread1 start]; [thread2 start];#播放音乐执行的任务- (void) doMusic { for (int i=0; i < 10; i++) {#输入当前线程的名称和循环数i的值 NSLog(@"%@---%zd",[NSThread currentThread].name,i); }}#博客写作执行的任务- (void) doBlog { for (int i=0; i < 10; i++) { NSLog(@"%@---%zd",[NSThread currentThread].name,i); }}
以下是程序运行结果
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我们可以观察到2件事，第一，两条线程的确是交叉执行的，和我们前面说的时间分片一致；第二，优先级较高的“播放音乐”线程很快就执行完了10次循环，也就是说在同一个时间段内，“播放音乐”线程得到了更多的CPU时间资源，这就是优先级的作用。
线程的生命周期
此节，我们来观察一个线程从生到死的过程，是不是觉得有点残忍？
新建状态每个线程被创建时都会经历的状态，这个时候的线程是不会被CPU调度的；
可运行状态当线程被允许执行（由程序操控）时，就会进入可运行状态（runnable)，此时该线程会被放入CPU资源调度池（Pool)中，由CPU根据线程的优行级决定何时执行。
运行状态线程被CPU调度时，就处于运行状态，此时线程开始占用CPU处理时间。
阻塞状态线程因CPU调度或者程序内部控制等原因（比如等待用户输入）将运行状态改变为阻塞状态（block),此状态下，线程不再占用CPU时间，但线程并没有被释放，而是等待某种条件达成后可再次转换为可运行状态，注意阴塞状态是不能直接转换为运行状态的。
释放状态就是线程的所有工作都执行完毕，就像上面举例中的10次循环结束，此时线程迎来了它的终点，这也是每一个线程的终点，在他们干完自己的工作后，就会被释放掉（dead)，这是为了回收该线程所占用的系统资源。
多线程安全问题
如果两个线程访问同一个资源的时候，可能会出现“安全”问题。
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我们还是看图说话，图有有2个线程，A线程和B线程，他们是并发执行的关系，有一个整型变量，它的初始值是17。首先A线程进行了读取变量的操作，读取的值是17,B线程在之后也读取了该变量，读取值为17.A线程将该值+1,然后写回给变量，此时变量的值变为18.那么问题来了，此时B线程在之前也是读取的17,B线程也给变量加+1,然后再写回，这样本来变量被加了2次，正确值应该是19,但最后结果是18.你可能觉得这并不严重？把17想像成你的银行存款，假设你有17万元存款，你的家人A往你帐户存了1万，同一时间你的家人B在另一个地方往你帐户也了一万，如果他们是按这种先后时间进行的，恭喜你，你的银行存款就只有18万，而不是19万，知道问题的严重性了吧？
解决方法
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解决的方法就是“加锁”，当A线程准备读取数据时，就对要读取的变量加锁，让其它线程暂无法访问。待A进程操作完毕写入数据后再对该变量进行解锁操作，接着B线程再对数据进行读写操作。这样数据我们就认为“安全”了。但代价是B线程有2段时间处于“闲置”状态。
最后
理解了进程和线程的概念，我们才能够在日常的运维工作中深入的追究问题；也只有掌握了他们的概念，我们在编写代码时，写出效率与性能兼顾的好程序。你已经掌握他们的概念了吗？
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