概述
在前幾篇博客中，我係統的整理了上下文切換和用戶態以及內核態相關的知識，在整理過程中多次出現進程以及線程的概念。在學習其它博客時，我發現大部分博客內容前後矛盾，無法做到自圓其說，作爲讀者我也看得雲裏霧裏，完全搞不清楚線程和進程的真面目。因此通過本片博客，我打算抽象的描述一下進程和線程的關係及作用。
進程和線程
關於爲什麼要抽象的描述進程和線程是因爲：進程和線程本身就是兩個抽象的概念。
作爲 java 開發者的我深受 面向對象 思想的影響（毒害），總是下意識的把任何概念都理解爲一種對象。這對於理解一些抽象概念其實是起到反作用的，因爲抽象概念本身就是看不見摸不着的，而對象可以理解爲實際存在的東西，在過分追求屬性和方法時很容易鑽牛角尖。
下面我們直接進入正題：
用一句話來概括：進程和線程都是一個時間段的描述，是CPU工作時間段的描述。
我們的電腦通過 CPU + 內存 + 光驅 + 鍵盤 + 顯卡等等資源組成，然而實際運行時主要通過CPU、寄存器和內存來完成的。CPU執行的速度極快，除了寄存器勉強能跟上 CPU 的速度外，其他設備都相差甚遠。這樣在多個任務需要執行時，無論採用什麼樣的執行策略，在CPU看來都是輪流執行，哪個任務優先級高先執行哪個，哪個任務排隊時間長先執行哪個。
關於CPU、寄存器，和內存我們可以這樣抽象理解：CPU 就類似皇上，寄存器就類似皇上身邊的小太監，內存就像站在下面的大臣。當大臣有任務需要執行時，先交給小太監，小太監再去稟告皇上。皇上執行完後將結果告訴小太監，小太監再去通知大臣。也就是說，CPU不直接和內存交互，而是通過寄存器作爲中轉站來交互，一個CPU會對應多個寄存器，CPU和寄存器交互的主要原因是因爲寄存器快。至於爲什麼不把內存全部換成寄存器，除非你有鈔能力。
當我們執行一段程序代碼時，除了CPU之外，其他的資源如顯卡等也必須就緒。等所有資源就緒後，CPU開始執行，這裏除了CPU之外的所有資源就組成了程序的運行環境，也就是前面提到的上下文。當這個程序執行完或者時間片用完後就需要切換到其他程序，在被切換出去前需要保存當前任務的上下文，確保下次被CPU調度時可以接着上次的結果繼續向下執行。
串聯起來說也就是：CPU的輪流執行就是：CPU加載程序A的上下文，執行一段時間，CPU保存A的上下文，CPU加載程序B的上下文，執行一段時間，CPU保存B的上下文，CPU加載A的上下文，接着上次運行結果，CPU接着向下執行。。。。
進程和線程的概念就是根據該執行串抽象出來的：
進程就是包括上下文切換程序執行時間的總和：CPU加載上下文 + CPU執行 + CPU保存上下文
而進程的粒度太大，一個程序不可能只有一條邏輯，可能有很多條邏輯，每個邏輯實現一小部分功能，這些小功能組成整個程序。
也就是說，進程的執行過程也可以劃分爲以下過程：CPU加載程序A的上下文，cpu 執行任務a，cpu 執行任務b，cpu執行任務c，CPU保存程序A的上下文
任務a，b，c 共享整個進程的上下文，CPU 在執行過程中沒有執行進程上下文切換。這裏的a，b，c 就是線程，也就是更小粒度的CPU執行時間段。
總結以下：進程和線程都是一個時間段的描述，是CPU工作時間段的描述，不過是顆粒大小不同。
抽象描述
這裏我通過一個工廠的例子描述進程和線程的關係：
-
CPU是計算機的核心，它就像一個工廠，時刻都在運行
-
工廠中電力有限，每次只能運行一個車間，也就是說單個CPU同時只能執行一個任務
-
進程就像車間，它代表CPU所能處理的單個任務。
-
除了車間，還必須有相應的工具車間才能運行。這裏表示任務的執行不僅僅需要CPU，還需要其他資源。
-
單個車間有很多工人，這些工人一起維持車間的正常運轉。這裏的工人就類似線程
-
車間的空間是共享的，很多房間工人都可以進出。這裏表示所有線程共享進程的公共資源
-
每個房間的大小有限，只能容納一定數量的工人，當房間工人數量達到界限時，其他工人就不能進入了。這裏表示對於一些共享內存，當存在線程佔有後，其他線程必須等它結束才能執行。
-
有些房間只能容納一個工人，這裏可以使用鎖，工人進去後把房間鎖起來。這裏表示互斥鎖
-
有些房間可以容納n個工人，可以在門口掛n個標識，工人進去時必須擁有標識。這裏表示信號量
也就是說，操作系統的設計主要集中在以下三點：
-
多進程執行：同時可以併發執行多個任務，多核CPU計算機中可以實現並行
-
多線程執行：每個大任務可以被拆分爲多個小人物併發執行
-
協調機制：一方面防止進程和進程之間訪問，一方面允許線程和線程之間訪問