什么是进程，什么是线程

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进程是指在操做系统中正在运行的一个应用程序，线程是指进程内独立执行某个任务的一个单元。

线程与进程有不少相似的性质，所以人们习惯上也称线程为轻量级进程（ lightweightprocess, LWP），也是CPU调度和分派的基本单元；而传统意义上的进程则被称为重量级进程（heavyweight process, HWP），从现代的角度来看，它就是只拥有一个线程的进程。若是进程有多个控制线程，那么它就能同时执行多个任务。他们之间的关系能够简单的由下图表示：

下面，咱们主要从调度、并发性、系统开销、拥有资源等方面来对线程和进程进行比较。

 

调度

在传统的操做系统中，CPU调度和分派的基本单位是进程。而在引入线程的操做系统中，则把线程做为CPU调度和分派的基本单位，进程则做为资源拥有的基本单位，从而使传统进程的两个属性分开，线程便能轻装运行，这样能够显著地提升系统的并发性。同一进程中线程的切换不会引发进程切换，从而避免了昂贵的系统调用。可是在由一个进程中的线程切换到另外一进程中的线程时，依然会引发进程切换。

并发性

在引入线程的操做系统中，不只进程之间能够并发执行，并且在一个进程中的多个线程之间也能够并发执行，于是使操做系统具备更好的并发性，从而能更有效地使用系统资源和提升系统的吞吐量。例如，在一个未引入线程的单CPU操做系统中，若仅设置一个文件服务进程，当它因为某种缘由被封锁时，便没有其余的文件服务进程来提供服务。在引入了线程的操做系统中，能够在一个文件服务进程中设置多个服务线程。当第一个线程等待时，文件服务进程中的第二个线程能够继续运行；当第二个线程封锁时，第三个线程能够继续执行，从而显著地提升了文件服务的质量以及系统的吞吐量。

系统开销

不管是引入了线程的操做系统，仍是传统的操做系统，进程都是拥有系统资源的一个独立单位，它能够拥有本身的资源。通常地说，线程本身不拥有系统资源（也有一点必不可少的资源），但它能够访问其隶属进程的资源。亦即一个进程的代码段、数据段以及系统资源（如已打开的文件、I/O设备等），可供同一进程的其余全部线程共享。

拥有资源

因为在建立或撤消进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O设备等。所以，操做系统所付出的开销将显著地大于在建立或撤消线程时的开销。相似地，在进行进程切换时，涉及到整个当前进程CPU环境的保存环境的设置以及新被调度运行的进程的CPU环境的设置。而线程切换只需保存和设置少许寄存器的内容，并不涉及存储器管理方面的操做。可见，进程切换的开销也远大于线程切换的开销。此外，因为同一进程中的多个线程具备相同的地址空间，导致它们之间的同步和通讯的实现也变得比较容易。在有的系统中，线程的切换、同步和通讯都无需操做系统内核的干预。

PS:

一、在单核计算机里，有一个资源是没法被多个程序并行使用的：cpu。
没有操做系统的状况下，一个程序一直独占着全都cpu。
若是要有两个任务来共享同一个CPU，程序员就须要仔细地为程序安排好运行计划--某时刻cpu和由程序A来独享，下一时刻cpu由程序B来独享
而这种安排计划后来成为OS的核心组件，被单独名命为“scheduler”，即“调度器”，它关心的只是怎样把单个cpu的运行拆分红一段一段的“运行片”，轮流分给不一样的程序去使用，而在宏观上，由于分配切换的速度极快，就制造出多程序并行在一个cpu上的假象。

二、在单核计算机里，有一个资源能够被多个程序共用，然而会引出麻烦：内存。
在一个只有调度器，没有内存管理组件的操做系统上，程序员须要手工为每一个程序安排运行的空间 -- 程序A使用物理地址0x00-0xff,程序B使用物理地址0x100-0x1ff，等等。
然而这样作有个很大的问题：每一个程序都要协调商量好怎样使用同一个内存上的不一样空间，软件系统和硬件系统千差万别，使这种定制的方案没有可行性。
为了解决这个麻烦，计算机系统引入了“虚拟地址”的概念，从三方面入手来作：
a、硬件上，CPU增长了一个专门的模块叫MMU，负责转换虚拟地址和物理地址。
b、操做系统上，操做系统增长了另外一个核心组件：memory management，即内存管理模块，它管理物理内存、虚拟内存相关的一系列事务。
c、应用程序上，发明了一个叫作【进程】的模型，（注意）每一个进程都用【彻底同样的】虚拟地址空间，然而经由操做系统和硬件MMU协做，映射到不一样的物理地址空间上。不一样的【进程】，都有各自独立的物理内存空间，不用一些特殊手段，是没法访问别的进程的物理内存的。

三、如今，不一样的应用程序，能够不关心底层的物理内存分配，也不关心CPU的协调共享了。然而还有一个问题存在：有一些程序，想要共享CPU，【而且还要共享一样的物理内存】，这时候，一个叫【线程】的模型就出现了，它们被包裹在进程里面，在调度器的管理下共享CPU，拥有一样的虚拟地址空间，同时也共享同一个物理地址空间，然而，它们没法越过包裹本身的进程，去访问别一个进程的物理地址空间。

四、进程之间怎样共享同一个物理地址空间呢？不一样的系统方法各异，符合posix规范的操做系统都提供了一个接口，叫mmap，能够把一个物理地址空间映射到不一样的进程中，由不一样的进程来共享。

参考：

进程与线程的一个简单解释 http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html