多线程与多进程 线程安全
多核多线程多进程
任务调度
操作系统一般都会采用时间片轮转的抢占式调度
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进程
操作系统是计算机的管理者，它负责任务的调度、资源的分配和管理，统领整个计算机硬件。进程是操作系统分配资源的最小单位。进程是一个程序的一次动态执行过程。进程由程序、数据和进程控制块组成。其中进程控制块包含进程的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标志。
进程的特征：
- 动态性： 进程只是程序的一次执行过程，是临时的，有生命周期的。动态产生，动态消亡
- 并发性： 任何进程都可以和其他进程一起并发执行
- 独立性： 进程是操作系统和进行资源分配和调度的一个独立单位
- 结构性： 进程由程序 数据 进程控制块组成
线程
早期的计算器系统没有线程的概念，只有进程。这时，进程是资源分配的最小单位，也是程序执行的最小单位，每个进程之间独立，每个进程拥有自己独立的内存
随着计算机的发展，进程之间切换开销大的弊端不断凸显，无法满足越来越复杂的程序，于是出现了线程，线程变成了程序执行的最小单元。一个进程可以有一个或者多个线程，各个线程之间共享程序的内存空间（进程所在的内存空间）。线程由线程ID，当前指令指针(PC)、寄存器和堆栈组成
进程和线程的关系
- 线程是程序执行的最小单位，进程是操作系统资源分配的最小单位
- 一个进程由一个或者多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线
- 进程之间相互独立名，但是一个进程下的多个线程共享内存空间
- 调度和切换：线程之间的切换速度比进程之间的切换要快很多
一个进程包括多个线程示意图
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相比于单线程 多线程实际上就是时间片轮转 实现并发
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总之，线程和进程都是一种抽象的概念，线程是一种比进程更小的抽象，线程和进程都可用于实现并发。
| 每个进程中的内容 | 每个线程中的内容 |
|---|---|
| 地址空间 | 程序计数器 |
| 全局变量 | 寄存器 |
| 打开文件 | 堆栈 |
| 子进程 | 状态 |
| 即将发生的报警 | |
| 信号与信号处理程序 | |
| 账户信号 | |
| 同步、互斥信号量 |
多核和多线程
多核(心)处理器是指在一个处理器上集成多个运算核心从而提高计算能力，也就是有多个真正并行计算的处理核心，每一个处理核心对应一个内核线程。程序一般不会直接去使用内核线程，而是去使用内核线程的一种高级接口——轻量级进程（Light Weight Process，LWP），轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程(我们在这称它为用户线程)
用户线程与内核线程的对应关系有三种模型：一对一模型、多对一模型、多对多模型，在这以4个内核线程、3个用户线程为例对三种模型进行说明。
一对一模型
优点：
- 真并行 不堵塞
缺点：
- 程序并行数量收到内核线程的限制
- 用户线程切换开销大
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多对一模型
优点
- 用户线程切换速度快
缺点：
- 某个用户线程堵塞，会导致内核线程堵塞
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多对多模型
优点
- 一个用户线程阻塞不会导致所有线程阻塞
- 用户线程数量没有限制
线程安全
线程不安全：多个线程同时访问一个数据，并且对数据做不同的改变，这个时候数据乱了，也就是线程不安全
如何保证线程安全？限制多个线程访问一个数据时，一次只允许一个线程访问该数据，只有这个线程对该数据访问结束之后，其他线程才能访问该数据。同步(synchronization) 同步最常见的方式就是使用锁(Lock)，也称为线程锁。锁是一种非强制机制，每一个线程在访问数据或资源之前，首先试图获取(Acquire)锁，并在访问结束之后释放(Release)锁。在锁被占用时试图获取锁，线程会进入等待状态，直到锁被释放再次变为可用。
一个生动的例子：
假设你在工行有一个银行账户，两张银联卡(自己手里一张，女朋友手里一张)，里面有100万。假设取钱就两个过程：1.检查账户余额，2.取出现金(如果要取出的金额 > 账户余额，则取现成功，否则取现失败)。有一天你要买房想把钱取出来，而此时你女朋友也想买一辆车(假设你们事先没有商量)。两个人都在取钱，你在A号ATM机取100万，女朋友在B号ATM机取80万。这时A号ATM检查账户余额发现有100万，可以取出；而与此同时，同一时刻B号ATM也在检查账户余额发现有100万，可以取出；这样，A、B都把钱取出来了
几个问题
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单核cpu能实现多进程吗？
可以。操作系统会使用时间片轮转的方法实现并发，实现多任务，实现多进程
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这张图是我的电脑的资源管理器截图，可以看到我的cpu是四核八线程，我的进程数200+，线程数2500+
参考：
https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46701167
