进程和线程的区别

1. 从 计算机操作系统的角度理解进程和线程

进程的概念：正在运行的一个程序或者任务就叫进程。比如一个正在运行的xx.exe就是一个进程。
【负责执行任务的是CPU】

线程的概念：线程是CPU上的最小执行单位。即进程中的一个执行任务，负责当前进程中程序的执行。
程序执行的过程其实是执行具体的线程，那么处理机处理的也是程序相应的线程，所以处理机调度的基本单位是线程。

举例子说明：

做个简单的比喻：进程=火车，线程=车厢
线程在进程下行进（单纯的车厢无法运行）
一个进程可以包含多个线程（一辆火车可以有多个车厢）
不同进程间数据很难共享（一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车，比如站点换乘）
同一进程下不同线程间数据很易共享（A车厢换到B车厢很容易）
进程要比线程消耗更多的计算机资源（采用多列火车相比多个车厢更耗资源）
进程间不会相互影响，一个线程挂掉将导致整个进程挂掉（一列火车不会影响到另外一列火车，但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了，将影响到所有车厢）
进程可以拓展到多机，进程最多适合多核（不同火车可以开在多个轨道上，同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上）
进程使用的内存地址可以上锁，即一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。（比如火车上的洗手间）－"互斥锁"
进程使用的内存地址可以限定使用量（比如火车上的餐厅，最多只允许多少人进入，如果满了需要在门口等，等有人出来了才能进去）－“信号量

进程和线程的区别：

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

计算机在执行程序时，会为程序创建相应的进程，进行资源分配时，是以进程为单位进行相应的分配，每个进程都有相应的线程，在执行程序时，实际上是执行相应的一系列线程。

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2.地址空间： 进程有自己独立的地址空间，每启动一个进程，系统都会为其分配地址空间，线程没有独立的地址空间，同一进程的线程共享本进程的地址空间。

3.资源拥有： 进程之间的地址空间和资源是相互独立的，同一进程内的线程共享本进程的地址空间和资源。

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4.资源开销：创建进程的开销要远大于创建线程的开销。（因为：创建进程涉及到申请空间，而且在该空间内至少创建一个线程，而创建线程不需要申请空间，共享进程空间，所以开销小。）-----》总结：程序之间的切换会有较大的开销， 线程之间的切换开销小。

5.包含关系：一个进程内可以包括多个线程。即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。
6.影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。

7.执行过程：每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，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，两者均可并发执行

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2. 从 JVM 角度说进程和线程之间的关系（重要）

图解进程和线程的关系

下图是 Java 内存区域，通过下图我们从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系。

在这里插入图片描述

从上图可以看出：一个进程中可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源，但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。

程序计数器为什么是私有的?

程序计数器主要有下面两个作用：

1. 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
2. 在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

需要注意的是，如果执行的是 native 方法，那么程序计数器记录的是 undefined 地址，只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址。

所以，程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。

虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?

• 虚拟机栈：每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
• 本地方法栈：和虚拟机栈所发挥的作用非常相似，区别是： 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 （也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。 在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。

所以，为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到，虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的。

一句话简单了解堆和方法区

堆和方法区是所有线程共享的资源，其中堆是进程中最大的一块内存，主要用于存放新创建的对象 (所有对象都在这里分配内存)，方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

多进程和多线程区别

多进程：操作系统中同时运行的多个程序

多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务

举个例子，多线程下载软件，可以同时运行多个线程，但是通过程序运行的结果发现，每一次结果都不一致。 因为多线程存在一个特性：随机性。造成的原因：CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的，可以理解成多个线程在抢CPU资源。

多线程提高CPU使用率

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多线程并不能提高运行速度，但可以提高运行效率，让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时，运算速度可能反而更低。

Java中的多线程

Java程序的进程里有几个线程：主线程，垃圾回收线程(后台线程)等

在 Java 中，当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个 JVM 的进程，而 main 函数所在的线程就是这个进程中的一个线程，也称主线程。

Java支持多线程，当Java程序执行main方法的时候，就是在执行一个名字叫做main的线程，可以在main方法执行时，开启多个线程A,B,C，多个线程 main,A,B,C同时执行，相互抢夺CPU，Thread类是java.lang包下的一个常用类,每一个Thread类的对象，就代表一个处于某种状态的线程

CPU

CPU的概念：主责负责相关事情的判断以及实际处理的机制
总核数： 物理cpu个数每颗物理cpu的核数
总逻辑cpu个数：物理cpu个数每颗cpu的核数*超线程数

超线程

讲超线程概念之前，先来看个例子，选购电脑是，经常提到cpu是几核几线程。比如四核八线程，这几个参数的意思是：四核指的是cpu内核，是真时存在的物理内核，每个内核都相当于一颗单核cpu。线程是计算机程序执行的最小单元，每颗cpu核心在同一时间内只能处理一个线程。四核八线程则指的是支持超线程技术，可以把四个内核模拟出八个核心，这样在同一时间内可以并行处理八个线程，提高cpu的运算速度。
再举个例子：
    我们可以把单核cpu工作理解成人在挑水：
     当一个人拿一只桶提水，这是单核心线程单线程。
     当一个人拿两只桶挑水时，相当于单核心双线程，支持超线程技术。
  一个人挑两桶水不仅要有两只手，还需要两个桶，所以这就要要求操作系统和应用软件都支持超线程技术才能实现。
一个人挑两桶水不如两个人挑两桶水，所以单核双线程不如双核心cpu强大。综上所述，超线程就是利用cpu闲置资源的一种技术，虽然可以有效提高性能，但不如提高核心数强大。



那么什么是超线程呢？
  概念： 利用特殊的硬件指令，把多线程处理器内部的两个逻辑内核（cpu)模拟成两个物理芯片（即在一个内核上也可以说是逻辑cpu上再模拟出两个逻辑cpu)，减少闲置时间，提高cpu运行效率。
概念剖析：超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源，理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程，虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，每个CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。
##总结：
1. 物理cpu是真实存在的，内核是属于物理cpu的核心，内核也是单核cpu，也叫逻辑cpu
2.超线程：在内核上模拟出的2个逻辑cpu即两个逻辑cpu模拟出的2个物理芯片
3.如何开启超线程？ --》在bios里面去开启，找Hyper-Theading项，改为enabled

1.linux系统中查看CPU信息

在linux操作系统中，CPU的信息在启动的过程中被装载到虚拟目录/proc下的cpuinfo文件中，我们可以通过 cat /proc/cpuinfo 查看一下：

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下面我们来分析其中几个比较重要的指标：

1.physical id : 物理CPU的标识符。物理CPU个数等于physical id的最大值加1 。
2.拥有相同physical id的所有逻辑处理器属于同一颗物理CPU
3.processor   ：  逻辑处理器的id。逻辑CPU个数，等于最大processor值加1
4.core id： 内核的id。每个core id 均代表一个唯一的处理器内核，所有带有相同core id 的逻辑CPU均位于同一处理器内核上
 5.cpu cores   ：  位于相同物理封装的处理器中的内核数量
6.siblings    ：     位于相同物理封装的处理器中的逻辑处理器的数量。

上图cpu查看结果得出相关信息如下：

1.physical id 都为0，说明这台机器只有一个物理处理器；
 2.processor有两个不同的编号，说明这台机器有2个逻辑CPU，并且同属于一个physical id
3.cpu cores 的值为2，说明CPU是双核心的，并且每个核心只有一个逻辑处理器（没有开启超线程）
4.siblings:  值为2，和cpu cores值相等，说明没有开启超线程

下面通过几个参数，加深理解：

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在这个服务器上，'cpu cores' 为4，physical id 有两个，core id有8个，siblings的值为8，总共有16个processor。

所以这个服务器主机的CPU为2个物理封装的处理器，每个处理器又有4个处理核心（cpu cores），每个cpu core有可划分为2个逻辑处理器（超线程技术），因此，每个物理处理器上有8个逻辑处理器，总共就有16个processor。这回明白了吧。大体的结构如下图：

image.png

总结：

1.每个core id 均代表一个唯一的处理器内核，所有带有相同core id 的逻辑CPU均位于同一处理器内核上。
2、所以同一处理器内核上如果有一个以上逻辑CPU有用相同的core id和physical id ，则说明系统支持超线程（HT）技术。
3.如果有两个或两个以上的逻辑CPU拥有相同的physical id ，但是core id不同，则说明这是一个多内核处理器，cpu cores字段也可以表示是否支持多内核

2.通过参数获取cpu信息

（1）查看物理cpu的个数
[root@localhost /]# cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" |sort|uniq|wc -l 
2
(2) 查看每个物理cpu的核数
[root@localhost /]# cat /proc/cpuinfo | grep " cpu cores"|uniq
cpu cores : 4

(3)查看逻辑cpu的个数（逻辑CPU个数等于最大processor值加1）
[root@localhost /]# cat /proc/cpuinfo | grep "processor" | wc -l
8

（4）查看siblings数量：sblings位于相同物理封装的处理器中的逻辑处理器的数量
[root@localhost /]# grep "siblings" /proc/cpuinfo|uniq
8

如果“siblings”和“cpu cores”一致，则说明不支持超线程，或者超线程未打开。如果“siblings”是“cpu cores”的两倍，则说明支持超线程，并且超线程已打开。如果有两个逻辑CPU具有相同的”core id”，那么超线程是打开的

上述命令中涉及的参数讲解：（后面再补，这个不是重点）

(1)sort:排序

(2)uniq：删除重复行
(3)wc  ：统计文件里面有多少单词，多少行，多少字符
选项与参数：
-l  ：仅列出行；
-w  ：仅列出多少字(英文单字)；
-m  ：多少字符
#wc -l /etc/passwd   #统计行数，在对记录数时，很常用
40 /etc/passwd       #表示系统有40个账户

#wc -w /etc/passwd  #统计单词出现次数
45 /etc/passwd

#wc -m /etc/passwd  #统计文件的字节数
1719