OS / 进程和线程的区别和联系

一、理论讲解

进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。

二、通粗讲解

作者：人民邮电出版社
链接：https://www.zhihu.com/question/25532384/answer/1598653960
来源：知乎
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1、什么是线程呢？

网上一般是这样定义的：线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

这么说，你听懂了吗？我觉得这样的定义纯粹是自说自话：新手看完了一脸懵，老鸟看完了不以为然。我们还是用“非专业”的外行话来解释一下吧。

假设你经营着一家物业管理公司。最初，业务量很小，事事都需要你亲力亲为。给老张家修完暖气管道，立马再去老李家换电灯泡——这叫单线程，所有的工作都得顺序执行。

后来业务拓展了，你雇佣了几个工人，这样，你的物业公司就可以同时为多户人家提供服务了——这叫多线程，你是主线程。

工人们使用的工具，是物业管理公司提供的，这些工具由大家共享，并不专属于某一个人——这叫多线程资源共享。

工人们在工作中都需要管钳，可是管钳只有一把——这叫冲突。解决冲突的办法有很多，比如排队等候、等同事用完后的微信通知等——这叫线程同步。

你给工人布置任务——这叫创建线程。之后你还得要告诉他，可以开始了，不然他会一直停在那儿不动——这叫启动线程（start）。

如果某个工人（线程）的工作非常重要，你（主线程）也许会亲自监工一段时间，如果不指定时间，则表示你会一直监工到该项工作完成——这叫线程参与（join）。

业务不忙的时候，你就在办公室喝喝茶。下班时间一到，你群发微信，所有的工人不管手头的工作是否完成，都立马撂下工具，跟你走人。因此如果有必要，你得避免不要在工人正忙着的时候发下班的通知——这叫线程守护属性设置和管理（daemon）。

再后来，你的公司规模扩大了，同时为很多生活社区服务，你在每个生活社区设置了分公司，分公司由分公司经理管理，运营机制和你的总公司几乎一模一样——这叫多进程，总公司叫主进程，分公司叫子进程。

总公司和分公司，以及各个分公司之间，工具都是独立的，不能借用、混用——这叫进程间不能共享资源。各个分公司之间可以通过专线电话联系——这叫管道。各个分公司之间还可以通过公司公告栏交换信息——这叫进程间共享内存。另外，各个分公司之间还有各种协同手段，以便完成更大规模的作业——这叫进程间同步。分公司可以跟着总公司一起下班，也可以把当天的工作全部做完之后再下班——这叫守护进程设置。

2、进程有什么用？

进程可以说是一个“执行中的程序”。程序是指令、数据及其组织形式的描述，是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

有了线程技术，我们就可以在一个进程中创建多个线程，让它们在“同一时刻”分别去做不同的工作了。这些线程共享同一块内存，线程之间可以共享对象、资源，如果有冲突或需要协同，还可以随时沟通以解决冲突或保持同步。

不过，多线程技术不是万金油，它有一个致命的缺点：在一个进程内，不管你创建了多少线程，它们总是被限定在一颗CPU内，或者多核CPU的一个核内。这意味着，多线程在宏观上是并行的，在微观上则是分时切换串行的，多线程编程无法充分发挥多核计算资源的优势。这也是使用多线程做任务并行处理时，线程数量超过一定数值后，线程越多速度反倒越慢的原因。

多进程技术正好弥补了多线程编程的不足，我们可以在每一颗CPU上，或者多核CPU的每一个核上启动一个进程，如果有必要，还可以在每个进程内再创建适量的线程，最大限度地使用计算资源解决问题。因为不在同一块内存区域内，和线程相比，进程间的资源共享、通信、同步等，都要麻烦得多，受到的限制也更多。

三、站在 OS 角度

站在Linux 中线程和进程基本没有区别呢，因为从 Linux 内核的角度来看，并没有把线程和进程区别对待。

我们知道系统调用 fork() 可以新建一个子进程，函数 pthread() 可以新建一个线程。但无论线程还是进程，都是用 task_struct 结构表示的，唯一的区别就是共享的数据区域不同。

换句话说，线程看起来跟进程没有区别，只是线程的某些数据区域和其父进程是共享的，而子进程是拷贝副本，而不是共享。就比如说，mm 结构和 files 结构在线程中都是共享的，我画两张图你就明白了：

所以说，我们的多线程程序要利用锁机制，避免多个线程同时往同一区域写入数据，否则可能造成数据错乱。

那么你可能问，既然进程和线程差不多，而且多进程数据不共享，即不存在数据错乱的问题，为什么多线程的使用比多进程普遍得多呢？

因为现实中数据共享的并发更普遍呀，比如十个人同时从一个账户取十元，我们希望的是这个共享账户的余额正确减少一百元，而不是希望每人获得一个账户的拷贝，每个拷贝账户减少十元。

当然，必须要说明的是，只有 Linux 系统将线程看做共享数据的进程，不对其做特殊看待，其他的很多操作系统是对线程和进程区别对待的，线程有其特有的数据结构，我个人认为不如 Linux 的这种设计简洁，增加了系统的复杂度。

在 Linux 中新建线程和进程的效率都是很高的，对于新建进程时内存区域拷贝的问题，Linux 采用了 copy-on-write 的策略优化，也就是并不真正复制父进程的内存空间，而是等到需要写操作时才去复制。所以 Linux 中新建进程和新建线程都是很迅速的。

其他：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/105086274

（SAW：Game Over！）