一、进程

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

• 在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体。
• 在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。

程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

1.1 进程切换

进程从硬盘读取我们的程序代码，这个时候是比较费时的，CPU不会阻塞在这里等着，而是切换到其他进程，当数据加载完成时，CPU会收到个中断，继续执行这个请求。

对于单核CPU而言，短时间内会执行多个进程，造成并行的错觉，实际可以理解为是并发的操作。

1.2 内核态与用户态

进程分为用户进程和内核进程两种。

为了安全，用户进程是受限的，它不能随意访问资源、获取资源。所以，由内核进程负责管理和分配资源，它具有最高权限，而用户进程使用被分配的资源。且，操作系统必须能够在有需要的时候能立即切换回内核进程(通过中断)，只有这样，操作系统才能有安全感。

1.3 用户态向内核态切换

1、发生系统调用时

2、产生异常时

3、外设产生中断时

这里不做过多解释了，感兴趣同学自行学习linux原理。

二、线程

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。

它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

2.1 进程与线程的关系

1、一个进程中可以同时存在多个线程；

2、各个线程之间可以并发执行；

3、各个线程之间可以共享当前线程中的地址空间和文件等资源；

4、线程是调度的基本单位，而进程则是资源拥有的基本单位；

5、当进程只有一个线程时，可以认为进程就等于线程；

2.2 线程内存模型

1） 在看线程内存模型之前，我们首先看下计算机的硬件内存模型。

硬件内存模型

寄存器：寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

高速多级缓存：用于解决CPU核心与内存的速度差异问题，CPU核心速度快，内存相比要慢很多，而缓存要比内存速度快。

缓存协议：多级缓存的引入在多核CPU时代导致了缓存不一致的问题，这里需要引入MESI协议缓存解决这一问题，保证缓存中的信息与内存中的信息一致。MESI协议缓存这里不做讲解。

2）下一步我们看下java内存模型与线程模型的关系

java程序的一次编写到处运行如何体现的？

jvm内存模型屏蔽了不同硬件的内存模型。jvm内存模型规定，所有的变量都存储在jvm主内存中，即堆内存，这里指可共享的变量（new出来的实例化对象，数组等）。这里提出主内存与工作内存的概念，每个线程有自己的工作内存，保存自己私有的变量，线程从主内存获取变量的副本作为自己的私有变量，不允许直接操作主内存的变量。线程的工作内存也是独立的，无法操作其他线程的变量。

jvm线程内存关系图

3）硬件内存模型与jvm内存模型的关系
如下图所示，jvm内存模型和硬件内存模型相似，但并不完全相同。但是jvm的数据大部分会存储到硬件主内存中，部分会存储到寄存器或缓存中，这里只做简单说明。

硬件内存模型与jvm内存模型关系