进程与线程

什么是进程和线程？有什么区别？

阮一峰的一篇文章，使用通俗易懂的比喻解释了进程和线程的概念。再结合维基百科里的词条定义^➦，在这里做个知识点梳理，方便快速回顾。

进程（process）和线程（thread）是操作系统里的基本概念，

借助通俗易懂的比喻来理解：

计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。

假如：
一个CPU = 一座工厂，
进程 = 工厂里的各个车间，
线程 = 车间里的工人，

一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU当前时刻只能运行一个进程。
车间里可以有多个工人，即进程可以有多个线程。
车间里的工人可以共享该车间的房间。进程里的线程可以共享进程的内存空间。
车间里的房间可以提供锁🔒，进程的某个内存区域可以提供互斥锁，防止多个线程同时读写某一块内存区域。

小结：操作系统的设计，因此可以归结为三点：
（1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；
（2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；
（3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

更精确的理解：

进程（process）是程序（program）在计算机中运行的实体（instance）。

程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述，进程才是程序（那些指令和数据）的真正运行实例。

但进程不是调度单位，即不能被调度器（scheduler）使用，进程是线程（thread）的容器。线程才是操作系统能够进行独立调度的基本单位，它被包含在进程之中。

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或并行多个线程。

每个进程都用完全一样的虚拟地址空间，然而经由操作系统和硬件MMU（负责转换虚拟地址和物理地址）协作，映射到不同的物理地址空间上。不同的进程，都有各自独立的物理内存空间。不用一些特殊手段，是无法访问别的进程的物理内存的。

同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源，如内存地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈（call stack），自己的寄存器环境（register context），自己的线程本地存储（thread-local storage）。

关于并行

所以运行一个程序，会至少开启一个进程（主进程），主进程会至少有一个主线程，主线程被调度执行。

单个CPU是循序执行一条条指令的，即同一时刻只能执行一个操作。

操作系统的调度器（scheduler），负责把单个CPU的运行时间拆分成一段一段的“执行片”，轮流分给不同的线程去使用，而在宏观上，因为分配切换的速度极快，就呈现出多线程（或多进程、多程序）并行在一个CPU上的感官。这种方式称为时分复用。

而多核CPU的出现，使用多线程技术（即每一个线程都代表一个进程内的一个独立执行上下文）的操作系统或计算机架构，多个线程分别在多个CPU上同时运行的情况下，是真正的并行。