進程與線程

Parallelism（並行） v.s. Concurrency（並發）

• 並行 (Parallelism)：指的是多個任務同時執行。這通常需要多個處理器或多核處理器來真正地同時執行不同的任務。
• 並發 (Concurrency)：指的是多個任務可以在同一時間段內進行，這些任務可能會交替執行，但並不一定是真正的同時進行。並發是透過在單個處理器上快速切換任務來達成的，使得它們「看起來」像是同時進行。

Thread（線程）v.s. Process（進程）

• Process（進程）: A process is the basic unit of resource management and execution in a computer system. 進程是計算機系統中資源管理和執行的基本單位。

  • Inter-Process Communication (IPC)（進程間通信）: To enable data transfer, resource sharing, event notification, and control between processes. 進程間通信的目的是數據傳輸、資源共享、事件通知和進程控制。

    • Pipes (Anonymous and Named): Pipes allow half-duplex communication; anonymous pipes for related processes, named pipes for unrelated processes. 管道允許半雙工通信；無名管道用于有親緣關係的進程，有名管道用于無親緣關係的進程。

      • 半雙工通信：

      數據傳輸可以在通信雙方之間雙向進行，但在同一時間內，僅允許一方傳輸數據，另一方需要等待。

      一方按下按鈕說話時，另一方只能接收，無法同時回應；當第一方結束傳輸後，另一方才可以開始傳輸數據

    • Message Queue: A queue that allows processes to send and receive structured messages. 消息隊列允許進程傳送和接收結構化消息。

    • Shared Memory: Fastest communication method where processes access a common memory space. 共享內存是最快的通信方式，進程可以訪問共同的內存空間。

    • Semaphore: Used for synchronization and mutual exclusion by controlling access to shared resources. 信號量用於同步和互斥，控制對共享資源的訪問。

    • Signal: Notifies a process of specific events. 信號用于通知進程特定事件的發生。

    • Socket: Allows communication between processes on different machines. 套接字允許不同計算機之間的進程通信。

• **Thread（線程）:**A thread is a smaller unit of execution within a process, serving as a subdivision of a process. 線程是進程內更小的執行單位，是進程的細化劃分。

  • Methods to Create Threads:
    1. Extending the Thread Class: Create a subclass of Thread, override the run method, and start the thread using the start() method. 繼承 Thread 類，重寫 run 方法，並用 start() 方法啟動線程。
    2. Implementing the Runnable Interface: Define a class that implements Runnable, override the run method, and pass it as a target to a new Thread instance. 定義實現 Runnable 接口的類，重寫 run 方法，並將其作為目標傳入新的 Thread 實例。
    3. Creating Threads with Callable and Future: Define a Callable implementation, which includes a call() method as the thread's task, with a return value. 通過實現 Callable 接口並定義 call() 方法來創建線程任務，該方法具有返回值。
       1. Wrap the Callable in a FutureTask: Use FutureTask to wrap the Callable object. FutureTask will contain the return value of call(). 使用 FutureTask 包裝 Callable 對象，FutureTask 將封裝 call() 方法的返回值。
       2. Use FutureTask as the Thread’s Target: Pass the FutureTask as the target of a new Thread and start the thread. 將 FutureTask 作為新 Thread 的目標並啟動線程。
       3. Retrieve the Result with get(): Call the get() method on FutureTask to retrieve the result after the thread completes. 線程執行完畢後，通過調用 FutureTask 的 get() 方法獲取結果。