探究线程与进程的区别这一问题

进程和线程基础（理论概念）

1. 定义

看了下面的定义，可能会有点晕，但我还是要把他写下来（为了严谨）。

进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程是进程的一个实体，是独立运行和独立调度的基本单位（CPU 上真正运行的是线程）。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

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2.区别

线程基本上类似于进程（有时被称为“轻量级进程”）。线程属于进程。简单的模型是在每个进程中有一个线程（在这种情况下，术语“线程”变得多余），但任何进程都可以有多个线程。线程共享它们的大部分上下文，尽管它们每个都有一些私有数据空间，例如处理器寄存器和它们自己的堆栈。

1. 进程是资源分配的基本单位；线程是程序执行的基本单位。

2. 进程拥有自己的资源空间，没启动一个进程，系统就会为它分配地址空间；而线程与 CPU 资源分配无关，多个线程共享同一进程内的资源，使用相同的地址空间。

3. 一个进程可以包含若干个线程。

3. 优劣

正是因为这二者有区别，所以带来的各自的优劣

1. 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（Inter Process Communication，IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。

2. 线程的调度与切换比进程快很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。

3. 但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

为什么这个问题是面试高频？

既然这个问题是面试当中会被经常问到的，所以我去网上找一个答案，背出来不就好了。

但是，真的背答案就可以了吗？

我们来分析一下为什么众多面试官老是问这个问题，他应该并不是想听到一个对书本上概念的重复。

那么，他究竟想考什么？

1. 侧重点一：面试官想要了解面试者对这一知识点的理解程度（因为这是操作系统中不得不提的一个概念）。如果这个概念回答不上来，意味着面试者对操作系统的学习并不深。

2. 侧重点二：面试官可以对你的回答作进一步展开，通过你的回答某个侧重点方向来进一步提问你对你自己回答的理解。（这个高频问题的价值所在）。

比如：

• 当你回答到：进程与线程的内存结构不同。进程与进程之间不能共享内存，而线程可以。那么面试官就可以就内存这一点深入提问——内存如何寻址？

• 当你回答：线程之间通信很方便，进程与进程通信不方便。那么问题就又来了，你给我说一下进程之间怎么通信？进程之间通信方法有哪些？不同通信方法有哪些优劣点？

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再谈“进程”与“线程”（口语表述）

进程的本质： ：正在执行的一个程序，可以进程比作一个容器或者工厂

​通过上图，方便我们了解并记忆：

1. 进程与进程之间相对独立

2. 进程可以包括几个或者上百个线程在运行。

3. 内存（逻辑内存）包括在进程里面，每个进程的内存都是互相独立的，但从一个更高的层次上看，不同的进程也共享着一个巨大的空间，这个空间就是整个计算机。

4. 进程共有文件/网络句柄（handle），这样可以打开同一个文件，抢同一个网络端口。

从不同的视角来看进程：

​线程的本质：真正运行的是一个一个的线程

同理，上图我们知道线程包含：

1. 栈（堆栈）：主线程的 main 函数、进行函数调用的参数和返回地址、局部变量等内容都会被压入栈内

2. PC（Program Couner）：程序计数器，PC 的指针指向代码所在的内存地址。

3. TLS（Thread local storage）：分配内存，存放变量

当有了上面的问题做引子后，面试官就可以借此引出更多话题：

1. 如何通信（沟通）的内容

通信是人的基本需求，进程与进程之间是相互独立的，也有通信需求。根据这一问题就可以展开内容提问：

• 进程/线程如何通信

• 答：进程可以通过管道、套接字、信号交互、共享内存、消息队列等等进行通信；而线程本身就会共享内存，指针指向同一个内容，交互很容易。

• 通信方式的差异，比如进程间共享内存和消息队列有何异同？

2. 如何同步（协调）的内容

一旦有了通信，人与人之间就会产生矛盾，进程也一样。这些矛盾就会体现在如何同步上。

• 在单个 CPU 下，实际上在任何时刻只能有一个进程处于执行状态。而其他进程则处于非执行状态。我们是如何确定在任意时刻到底由哪个进程执行，哪些不执行呢？进而又可以引出锁的概念？（如何进行进程调度？）

• 线程之间的关系是合作关系。既然是合作，那就得有某种约定的规则，否则合作就会出问题。（如何进行线程同步？）

3. 关于内存原理相关问题

进程要分配内存，所以开销很大，进程只需要分配栈，分配一个 PC 就好，内存开销小。

这一块就可以问到了操作系统中的内存原理相关的内容。

线程可以由操作系统调度程序管理，或者在用户级别由应用程序中的单独调度程序管理。 （或两者兼有！）在 Java（可能还有其他地方）中，在应用程序 (JVM) 中调度的线程称为“绿色线程”；操作系统中的那些（如果可用）是“本机线程”。

就像进程一样，每个线程都有自己的状态：{正在运行、就绪或阻塞}。

​用户的线程管理通常允许更快的线程切换（不需要（慢）系统调用），并且可以根据应用程序定制调度，具有更可预测的行为。另一方面，这些可能需要使用依赖于所有线程“表现良好”的协作调度；例如，如果一个线程进行了阻塞的系统调用，则所有线程（在该进程中）都将被阻塞，即使其他线程（原则上）可以继续；因此可能会有不必要的（且昂贵的）进程上下文切换。

操作系统的线程管理允许以与任何进程类似的方式调度线程。上下文切换（在同一进程内）可能比进程切换更便宜。

总结

总之，如果上述内容你都了解，那肯定是不怕被问到（大佬，请收下我的膝盖）；如果看了此篇文章之后，你能答出个大概，我相信面试官也会放过你，毕竟，我们也真的不是背书机器。所以，我们在回答过程中，尽量别给自己挖坑，用自己理解的知识点进行回答。切忌背书式的回答，模棱两可，因为这样面试官几个连环炮就容易暴露问题了。

如果你能看到这，能否给我点个关注，点个赞让我也收到鼓励。如果觉得我写的内容有误，也欢迎评论指出。

注意，要敲黑板啦。

• 进程是什么？它指的是一个运动中的程序。从名字上看，进程表示的就是进展中的程序。一个程序一旦在计算机里运行起来，它就成为一个进程。进程与进程之间可以通信、同步、竞争，并在一定情况下可能形成死锁。

• 那么线程是什么？我们知道，进程是运转的程序，是为了在 CPU 上实现多道编程而发明的一个概念。但是进程在一个时间只能干一件事情。如果想同时干两件事，办法就是线程。线程是进程里面的一个执行上下文或者执行序列。

参考资料

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