1.
艾倫在一次粒子加速器爆炸大事故中獲得了極速移動的超能力，因此開始化身為超級英雄“閃電俠”。類比之下，CPU是計算機最核心的部件，它負責指令的讀取和執行，每秒可以執行幾十億條指令！其實比閃電俠還要快得多。
小閃這種能力很快就被FBI發現了，為了好好利用小閃，FBI僱傭了小閃為其特別行動小組A執行任務。
說是特別行動小組，其實除了小閃之外只有一個A博士，小閃日常的工作就是取得A博士的指令並且執行。這就是計算機早期的單程式模型。
2.
但是A博士從蒐集情報到得出正確的指令畢竟需要時間，而小閃執行指令的速度又太快，所以在FBI高層眼裡，A博士總是忙忙碌碌，而小閃成天優哉遊哉。
為了提高小閃的利用率，FBI在特別行動小組辦公室的樓下，著手成立另一個特別行動小組B。
這個著手成立的過程就是編碼，而編碼的結果就是得到一個能夠完成某個特定功能的程式。
很快，特別行動小組B在B博士的獨自掌管下開始暗中執行。這就是程式的誕生，程式其實就是執行的程式。現在FBI特別行動小組進入了多程式時代。
3.
雖然都是FBI的特別行動小組，若無特殊情況，A和B通常井水不犯河水，他們都認為自己壟斷了FBI的所有資源，但這其實只是FBI的小把戲而已。
背後的含義就是每個程式採用了完全相同的虛擬地址空間，然而經由作業系統和硬體MMU協作，對映到不同的實體地址空間。
不同的程式，都有各自獨立的實體記憶體空間，特別行動小組A和B之間的通訊就是程式間通訊（IPC）。
4.
小閃雖然速度快，但是依然沒辦法在同一時刻同時執行A博士和B博士兩個人的指令，就好像人不能在向右看的同時向左看。
A博士和B博士常常為此大打出手，誰都想佔用小閃更多的時間，好完成自己的KPI。
FBI領導層想了一個辦法，新成立了一個排程小組，用來給各個小組分配小閃的使用時間。一開始，排程小組會給每個程式分配相等的一小段時間，然後每個小組輪番地佔用小閃執行相應時間的任務。這就是CPU的時間片分配。
如果小閃在這一小段時間內還沒執行完，那也必須得停，但是得儲存一下執行進度，下次繼續從結束的地方開始做。這就是CPU的上下文切換。
這樣一來，A博士和B博士的KPI完成了，小閃也忙起來了。說是忙起來，但是花在指令執行上的時間其實也沒多多少，基本就是在兩個小組之間反覆橫跳了，小閃的工作依然愜意。
5.
兩個博士眼紅於小閃依然有大把的空閒時間，居然頗有默契地發起了招聘公告，廣攬天下英才，勢必要多找點事情給小閃做。
很快，行動小組內的成員越來越多，並且每個成員的任務都不一樣，比如有些人負責查閱資料，有些人負責收取訊息......小組內各個成員分工協作，完成特別小組的共同目標。自此進入多執行緒時代。
執行緒就好比是小組內的成員，一個程式可以包含很多個執行緒。
程式是資源分配的基本單位，比如FBI給特別小組分配辦公場所。
執行緒是CPU排程的基本單位，比如小閃需要執行每個小組成員的指令。
6.
成員多了，管理就成了一個新的問題。如果每個成員只是自說自話，完全不講究團隊協作，極容易造成團隊內部衝突。
為此，FBI制定了幾個策略。對應的是執行緒的同步。
7.
行動小組內的資源不同，共享的程度也不一樣。比如廁所，當有人正在使用的時候，其他人只能等待，如果貿然闖進去必然出現衝突。這表示程式中的某些共享記憶體同一時間只能由一個執行緒使用，其他執行緒必須等待該執行緒結束使用之後才能繼續使用。
一個防止其他人進入的簡單方法就是給廁所新增一把鎖，首先佔用廁所的人上鎖，其他人看到有鎖之後就在門口排隊，直到佔用的執行緒釋放鎖才能進入。這個策略叫做「互斥鎖」，英文叫做Mutex。
8.
不同於廁所，會議室就能同時允許10個人進入，如果人數超過10個，多出來的人只能排隊等著，除非有人空出位置，其他人才能進入會議室。
為了解決這個問題，FBI在會議室的門口掛了10把鑰匙，每個人進入會議室前都要取一把鑰匙，出來時把鑰匙放回原位。如果後來者發現沒有鑰匙了，就在會議室門口等待。這種策略叫做「訊號量」，互斥鎖只允許一個執行緒進入臨界區，訊號量允許多個執行緒同時進入臨界區。
9.
有些時候，行動小組的某些任務比較複雜，需要流水線式作業。上游的人員做完之後把結果交付給下游人員處理，這就是典型的生產者消費者模式。
如果生產者生產得太快，我們可以適當讓上游的人員停止作業，等待某個時機喚醒生產者；反之，如果消費者消費得太快，我們可以適當讓下游的人員停止作業，等到某個時機喚醒消費者。
這種策略叫做「條件變數」，背後的原理是當執行緒在等待某些條件時使執行緒進入睡眠狀態，一旦條件滿足，就喚醒。
10.
最後拿行動小組的放映機舉個例子。很多成員喜歡在休息時間坐在一起使用放映機看個電影，消遣一下時間，類似於多執行緒對同一資源進行讀操作，這種情況下不管多少人在看電影都不會出現問題。
但是偏偏有人在其他人看電影的時候要升級一下放映機的作業系統，這肯定會影響其他人的觀影體驗；反之，在升級作業系統的時候，有人要看電影，這同樣會對升級人員造成困擾。
這種時候我們可以定一個策略，當觀影時，隨時歡迎其他觀影人員使用觀看；當升級時，禁止任何觀影人員和任何其他升級人員使用。
這種方式稱為「讀寫鎖」，也叫做「共享-獨佔鎖」，“觀影”對應的就是執行緒的讀操作，“升級”對應的就是執行緒的寫操作。具體來說一般有兩種情況：
- 讀寫鎖處於寫鎖定的狀態，則在解鎖之前，所有試圖加鎖的執行緒都會阻塞；
- 讀寫鎖處於讀鎖定的狀態，則所有試圖以讀模式加鎖的執行緒都可得到訪問權，但是以寫模式加鎖的執行緒則會阻塞；
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完！