进程与线程

前言

现代操作系统具有能够同时运行多个任务的能力。如：可以在电脑上边听音乐边聊QQ。

能够实现多个任务同时运行，离不开进程和线程这两个重要的概念。

进程就是加载到内存并执行的程序。

引入线程前，分时操作系统采用时间片轮转的方式运行进程：操作系统给每个进程分配一个时间段，称作时间片。

如果在时间片结束时进程还在运行，就暂停这个进程的运行，并且操作系统将CPU分配给另一个进程。（这个过程叫做上下文切换）

当进程暂停时，它会保存当前进程的状态（进程标识，进程使⽤的资源等），在下⼀次切换回来时根据之前保存的状态（CPU寄存器和程序计数器的内容）进⾏恢复，接着继续执⾏。

如果在时间片结束前，进程阻塞或结束运行，则操作系统会让CPU立即进行切换，不用等待时间片用完。

时间片的大小通常为10~100ms，加上CPU运算速度极快。因此从宏观上来看，所有的程序在 “同时” 进行。但事实上，对于单核CPU来说，任意时刻都只有一个进程在占用CPU资源。

注：引入线程后，线程是CPU分配时间的单位。

一个进程中，往往有若干个子任务。能不能让这些子任务也 “同时” 进行呢？这就要用到线程。

⼀个线程执行⼀个⼦任务。这样，一个进程就包含了多个线程（至少一个线程），每个线程负责⼀个单独的⼦任务。

例如，当⽤户使⽤扫描病毒功能时，就让扫描病毒这个线程去执⾏。同时，如果⽤户⼜使⽤清理垃圾功能，那么可以先暂停扫描病毒线程，先响应⽤户的清理垃圾的操作，让清理垃圾这个线程去执⾏。响应完后再切换回来，接着执行扫描病毒线程。

进程让操作系统的并发性成为了可能，⽽线程让进程的内部并发成为了可能。

进程是⼀个独⽴的运⾏环境，⽽线程是在进程中执⾏的⼀个任务。

他们两个本质的区别是是否单独占有内存地址空间及其它系统资源（比如I/O）：

进程单独占有⼀定的内存地址空间，所以进程间存在内存隔离，数据是分开的，数据共享复杂但是同步简单，各个进程之间互不⼲扰；⽽线程共享所属进程占有的内存地址空间和资源，数据共享简单，但是同步复杂。
进程单独占有⼀定的内存地址空间，⼀个进程出现问题不会影响其他进程，不影响主程序的稳定性，可靠性⾼；⼀个线程崩溃可能影响整个程序的稳定性，可靠性较低。
进程单独占有⼀定的内存地址空间，进程的创建和销毁不仅需要保存寄存器和栈信息，还需要资源的分配回收以及页调度，开销较⼤；线程只需要保存寄存器和栈信息，开销较小。因此，线程又称作轻量级的进程。

另外⼀个重要区别是，进程是操作系统进行资源分配的基本单位，而线程是操作系统进行调度的基本单位，即CPU分配时间的单位。