进程、线程和并发编程

Question

我需要一些帮助来理解并发编程的基础知识。事实上，我读的越多，我就越困惑。因此，我理解进程是一个程序的实例，它可以由一个或多个线程组成。在单个核心CPU中，只能同时执行一个线程，而在多核CPU中，可以同时运行多个线程。现在的问题是：

1)有多少线程和进程可以与一个四核CPU并发运行？同一时间只有四个线程？只有一个过程？

2)并行性是否仅适用于线程，而不适用于进程？例如，如果我在三核CPU上运行三个不同的应用程序(=processes)，比如浏览器web、字处理器和计算器，那么它们是否只对每个应用程序使用一个内核并同时运行呢？

3)在许多书中，你可以找到三种状态的解释:可运行状态、阻塞状态和运行状态。它们是指进程还是线程，还是两者兼而有之？我不明白。谢谢。

Answer 1

从概念层面上看，您可以认为进程和线程非常相似。主要的区别是，线程通常只能访问包含在生成线程的进程中的内存，而进程提供了一种简单的方法来杀死一捆线程。因此，当操作系统产生多个进程时，进程产生多个线程。我相信有人可以把这两种说法分开，但我发现它们至少在表面上是正确的。

首先，我要回答你的第三个问题，为你的其他问题提供一个更好的背景。线程和进程以RUNNABLE状态启动，这意味着线程/进程调度程序可以选择它作为在给定核心上运行的下一个线程/进程。一旦它被选中，它将被加载到该核心的上下文中，并进入RUNNING状态。这种情况一直持续到线程/进程完成其操作并停止运行，或者在条件下等待。这个等待使它处于BLOCKED状态。一旦该条件被解除，它将进入RUNNABLE状态(即使该条件在以后变为真！)

对于第一个问题，您可以生成尽可能多的进程和线程，就像您有系统资源一样，但是在任何给定的时间，每个虚拟核心中只有一个是RUNNING。(这是上文概述的甄选过程。)注意，当我说虚拟核心时，我指的是操作系统作为核心报告的内容。先进的技术使我们能够把看似多个核心的东西放在同一个核心上。因此，您可能有一个具有双超线程的4核系统，它将向操作系统报告8个内核。这是一种我们通常不关心的抽象--我们只关心操作系统说我们有多少个内核，然后就这样做了。

对于第二个问题，这两种方法都可以并行，但是您需要管理它们的内存不同。进程通常会使用文件系统或数据库来共享它们的内存(虽然进程间的通信是可能的，但在我的经验中这更困难)。线程具有共享内存空间的优点，但这也意味着它们必须位于同一个系统上--如果数据库可以从不同的机器访问，则可以在不同的机器上并行化进程。

Answer 2

1)是的，在4个核心/4个线程CPU上，一次只能运行4个线程。如果我们谈论的是带有超线程的CPU，事情可能会更复杂一些，但老实说，我不会是解释它的合适人选。

2)是的，这是可能的。一个四核CPU可以一次运行4个线程--这些线程可能都属于同一个进程，或者属于4个不同的进程。

3)它们指的是线程。运行中的线程是一个线程，该线程被赋予了一个时间片，目前正在由CPU执行。例如，阻塞线程是等待I/O结果的线程。一个可运行的线程不再被阻塞，可以运行，但还没有得到一个时间片段。