进程和线程的区别

一. 综述：

1. 进程之前

多道程序设计技术是操作系统最早引入的技术，它的设计思想是允多个程序同时进入内存并运行，其目的是为了CPU的利用率，进而提高系统效率。

多道程序设计技术引入之前，多个程序串行执行。只存在一个程序计数器（PC, program counter）,一个程序执行完毕之后，才会执行下一个程序。

而多道程序设计技术允许多个程序同时进入内存并运行，那就要每个程序分配程序计数器。如果内存中有四个程序在并发执行，那就需要四个程序计数器。

一个技术、一个机制的引入，一方面解决了以前棘手的问题，但同时，往往带来新的问题。多道程序设计技术也是如此。

多道程序设计技术允许多个程序同时进入内存并运行，在这样的并发环境下，如何描述、刻画这样执行的程序呢？因此引入了“进程”

2. 进程：

定义：

进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度（若不支持线程机制，进程的系统调度的单位。否则，线程是系统调度的单位）的独立单位。

• 进程是程序的一次执行过程。若程序执行两次甚至多次，则需要两个甚至多个进程。
• 进程是是正在运行程序的抽象。它代表运行的CPU，也称进程是对CPU的抽象。（虚拟技术的支持，将一个CPU变幻为多个虚拟的CPU）
• 系统资源（如内存、文件）以进程为单位分配。
• 操作系统为每个进程分配了独立的地址空间
• 操作系统通过“调度”把控制权交给进程。

3. 线程：

首先我们引入了进程这个概念，虽然进程有利于资源的管理和保护。然而在实际应用中，进程有这样的问题： 
1. 进程切换的代价、开销比较大； 
2. 在一个进程内也需要并行执行多个程序，实现不同的功能。 
3. 进程有时候性能比较低。

引入线程原因：

1. 应用的需要。比如打开一个浏览器，我想一边浏览网页，一边下载文件，一边播放音乐。如果一个浏览器是一个进程，那么这样的需求需要线程机制。
2. 开销的考虑。在进程内创建、终止线程比创建、终止进程要快。同一进程内的线程间切换比进程间的切换要快,尤其是用户级线程间的切换。线程之间相互通信无须通过内核（同一进程内的线程共享内存和文件）
3. 性能的考虑。多个线程中，任务功能不同（有的负责计算，有的负责I/O）,如果有多个处理器，一个进程就可以有很多的任务同时在执行。

线程属性

• 有标识符ID
• 有状态及状态转换—->>需要提供一些状态转换操作
• 不运行时需要保存上下文环境—>>需要程序计数器等寄存器
• 有自己的栈和栈指针
• 共享所在进程的地址空间和其它资源

主要区别：

• 定义方面：进程是程序在某个数据集合上的一次运行活动；线程是进程中的一个执行路径。
• 角色方面：在支持线程机制的系统中，进程是系统资源分配的单位，线程是系统调度的单位。
• 资源共享方面：进程之间不能共享资源，而线程共享所在进程的地址空间和其它资源。同时线程还有自己的栈和栈指针，程序计数器等寄存器。
• 独立性方面：进程有自己独立的地址空间，而线程没有，线程必须依赖于进程而存在。

总结：

1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

2) 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。

3) 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

5) 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

 

• 进程是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CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.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. 一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.
• 进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。
• 线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。
• 但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程，进程切换开销更大。

优缺点：

线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。

二. 概念

1. 进程

进程（process）是一块包含了某些资源的内存区域。操作系统利用进程把它的工作划分为一些功能单元。

进程中所包含的一个或多个执行单元称为线程（thread）。进程还拥有一个私有的虚拟地址空间，该空间仅能被它所包含的线程访问。

线程只能归属于一个进程并且它只能访问该进程所拥有的资源。当操作系统创建一个进程后，该进程会自动申请一个名为主线程或首要线程的线程。

2. 线程

2.1 一个线程包含以下内容：

• 一个指向当前被执行指令的指令指针；
• 一个栈；
• 一个寄存器值的集合，定义了一部分描述正在执行线程的处理器状态的值；
• 一个私有的数据区。

所有这些元素都归于线程执行上下文的名下。处在同一个进程中的所有线程都可以访问该进程所包含的地址空间，当然也包含存储在该空间中的所有资源。

2.2 抢占式多任务处理

我们可以问自己下面这个问题: 我的计算机只有一个处理器，然而在任务管理器中我们却可以看到数以百计的线程正同时运行在机器上！这怎么可能呢？

多亏了抢占式多任务处理，通过它对线程的调度，使得上述问题成为可能。调度器作为Windows内核的一部分，将时间切片，分成一段段的时间片。这些时间间隔以毫秒为精度且长度并不固定。针对每个处理器，每个时间片仅服务于单独一个线程。线程的迅速执行给我们造成了它们在同时运行的假象。我们在两个时间片的间隔中进行上下文切换。该方法的优点在于，那些正在等待某些Windows资源的线程将不会浪费时间片，直到资源有效为止。

之所以用抢占式这个形容词来修饰这种多任务管理方式，是因为在此种方式下线程将被系统强制性中断。那些对此比较好奇的人应该了解到，在上下文切换的过程中，操作系统会在下一个线程将要执行的代码中插入一条跳转到下一个上下文切换的指令。该指令是一个软中断，如果线程在遇到这条指令前就终止了（例如，它正在等待某个资源），那么该指定将被删除而上下文切换也将提前发生。

抢占式多任务处理的主要缺点在于，必须使用一种同步机制来保护资源以避免它们被无序访问。除此之外，还有另一种多任务管理模型，被称为协调式多任务管理，其中线程间的切换将由线程自己负责完成。该模型普遍认为太过危险，原因在于线程间的切换不发生的风险太大。

参考：

http://www.cnblogs.com/lmule/archive/2010/08/18/1802774.html

http://blog.csdn.net/zheng548/article/details/54669908