参考资料

进程与线程的一个简单解释

1. 举例说明线程和进程的关系

具体图例见：进程与线程的一个简单解释

• CPU 比做工厂
• 进程比做工厂的一个车间，工厂的电只能保证同一时刻，仅有一个车间运作。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个进程。
• 线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。
• 车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。
• 可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表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。
• 一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。
• 还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。

2. 进程和线程的区别

2.1. 基本概念

进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，它是程序执行时的一个实例。程序运行时系统就会创建一个进程，并为它分配资源，然后把该进程放入进程就绪队列，进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间，程序开始真正运行。每个进程之间 pcb 独立，且 pcb 指向的资源也是独立的（此处还涉及 COW 机制）。
线程是程序执行时的最小单位，它是进程的一个执行流，是CPU调度和分派的基本单位，一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。每个进程之间 pcb 独立，但 pcb 指向的资源是共享的。在Linux内核中创建进程和线程，入口是统一的均是do_fork()，但是pthread_create=>clone=>do_fork会传入以下clone_flags参数，标识这些资源需要共享，这就成了创建线程的概念了。

clone_flags=CLONE_VM|CLONE_FS|CLONE_FILES|CLONE_SIGHAND|CLONE_THREAD|...

2.2. 区别对比

• 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
• 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
• 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（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。
• 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。

2.3. 多线程和多进程的适用场景

1. 需要频繁创建销毁的优先用线程。
   实例：web服务器。来一个建立一个线程，断了就销毁线程。要是用进程，创建和销毁的代价是很难承受的。
2. 需要进行大量计算的优先使用线程。
   所谓大量计算，当然就是要消耗很多cpu，切换频繁了，这种情况先线程是最合适的。
   实例：图像处理、算法处理
3. 强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程。
   什么叫强相关、弱相关？理论上很难定义，给个简单的例子就明白了。
   一般的server需要完成如下任务：消息收发和消息处理。消息收发和消息处理就是弱相关的任务，而消息处理里面可能又分为消息解码、业务处理，这两个任务相对来说相关性就要强多了。因此消息收发和消息处理可以分进程设计，消息解码和业务处理可以分线程设计。
4. 可能扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程。
5. 都满足需求的情况下，用你最熟悉、最拿手的方式。

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