多CPU，多核，多进程，多线程以及进程和线程的简单理解以及区别

当面临这些问题的时候，有两个关键词无法绕开，那就是并行和并发。

首先，要先了解几个概念：

　　1、进程是程序的一次执行。

　　2、进程是资源分配的基本单位。

　　3、一个进程可以包括多个线程。

　　4、在单CPU计算机中，有一个资源是无法被多个程序并行使用的：CPU。

　　5、操作系统调度器：拆分CPU为一段段时间的运行片，轮流分配给不同的程序。

　　6、操作系统内存管理模块：管理物理内存、虚拟内存相关的事务。

　　由于CPU同时刻只能执行一个进程，如果我们不加以控制的话，一个进程可能使用CPU直到运行结束，于是出现了操作系统调度器，而进程也成为了调度单位。

　　进程的运行不仅仅需要CPU，还需要很多其他资源，如内存啊，显卡啊，GPS啊，磁盘啊等等，统称为程序的执行环境，也就是程序上下文。

　　在这里就出现了并发的概念，调度器切换CPU给不同进程使用的速度非常快，于是在使用者看来程序是在同时运行，这就是并发，而实际上CPU在同一时刻只在运行一个进程。并发只是给人的假现象，原因就是由于cpu工作很快，不断地loop感觉是同时发生，实际都是单个执行的。

　　CPU进程无法同时刻共享，但是出现一定要共享CPU的需求呢？此时线程的概念就出现了。线程被包含在进程当中，进程的不同线程间共享CPU和程序上下文。（共享进程分配到的资源）

　　单CPU进行进程调度的时候，需要读取上下文+执行程序+保存上下文，即进程切换。

　　如果这个CPU是单核的话，那么在进程中的不同线程为了使用CPU核心，则会进行线程切换，但是由于共享了程序执行环境，这个线程切换比进程切换开销少了很多。在这里依然是并发，唯一核心同时刻只能执行一个线程。

出现线程的原因就是由于进程切换需要大量的资源切换，线程却还资源是共享的，切换速度很快，占用资源小，线程内容是隐私的，存储一些上下文信息，以及堆栈信息，占用内存很小，切换很快，同一进程不同线程切换共享进程资源，切换迅速。

　　如果这个CPU是多核的话，那么进程中的不同线程可以使用不同核心，真正的并行出现了。多核才是并行，单核只能说是并发，假并行

　　线程是CPU调度和分配的基本单位，一定要和进程是操作系统进行资源分配（包括cpu、内存、磁盘IO等）的最小单位区别清楚。有句话说CPU只能看到线程，可以这么理解，假设我是CPU，我闭着眼，操作系统调度器将一个进程分配给我之后，我拿到进程睁开眼，我看到的是什么？我看到的是进程中的很多线程，那么我现在能调度和分配的是什么？进程？不行，因为我看不到其他进程，何来调度分配，只能调度我看到的那些线程，如果我是4核的话，把线程ABCD分配到核心1234，其他的线程依然要等待分配，至于等待多久，如何分配，暂不在本文讨论范围。于是线程是CPU调度和分配的基本单位。

　　最后说一下操作系统内存管理模块这里做的事：在这之前，程序员需要为每个程序安排运行的空间，这里的空间指的是内存的物理地址，但是这么的问题就是，每个程序都要协商如何使用同一内存的不同空间，而且程序员还要关心底层内存分配问题。解决办法就是，提出进程的概念，每个进程用一样的虚拟地址空间，CPU上增加了MMU模块负责转换虚拟地址和物理地址，虚拟地址经过操作系统和MMU之后，虚拟地址会映射到不同的物理地址，不同的进程就能获得各自独立的物理内存空间。

　　另外在有的操作系统里，进程不是调度单位，线程是最基本的调度单位，调度器只调度线程，不调度进程，如VxWorks。

　　总结：

　　1、单CPU中进程只能是并发，多CPU计算机中进程可以并行。

　　2、单CPU单核中线程只能并发，单CPU多核中线程可以并行。

　　3、无论是并发还是并行，使用者来看，看到的是多进程，多线程。

根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位

在开销方面：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。

所处环境：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行）

内存分配方面：系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源。

包含关系：没有线程的进程可以看做是单线程的，如果一个进程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

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