进程与线程的区别 | 进程和线程的区别

"进程和线程的区别" 是技术面试中被广泛问到的问题之一。进程和线程都与彼此相关且非常相似，因此容易混淆它们之间的区别。进程和线程都是独立的执行序列，但它们之间的区别在于进程在不同的内存空间中执行，而同一进程中的线程在共享的内存空间中执行。

在本主题中，我们将简要介绍进程和线程，以及它们之间的其他区别。

什么是进程？

进程是正在执行的程序的实例。当我们运行一个程序时，它并不会直接执行。它需要一些时间来遵循执行程序所需的所有步骤，而遵循这些执行步骤的过程称为进程。

一个进程可以创建其他进程来同时执行多个任务，创建的进程称为克隆或子进程，而主进程称为父进程。每个进程都有自己的内存空间，不会与其他进程共享。它被称为活动实体。一个典型的进程在内存中通常是以下形式。

操作系统中的进程可以处于以下任何状态

• 新建 (NEW)：正在创建一个新进程。
• 就绪 (READY)：进程已准备好并等待分配给处理器。
• 运行 (RUNNING)：程序正在执行。
• 等待 (WAITING)：等待某个事件发生或出现。
• 终止 (TERMINATED)：执行完成。

进程如何工作？

当我们开始执行程序时，处理器开始处理它。它会执行以下步骤：

• 首先，程序在经过翻译后以二进制代码的形式加载到计算机内存中。
• 程序需要内存和其他操作系统资源来运行。诸如寄存器、程序计数器和堆栈等资源由操作系统提供。
• 寄存器可以包含指令、存储地址或其他进程所需的任何数据。
• 程序计数器跟踪程序的执行顺序。
• 堆栈包含有关计算机程序活动子程序的信息。
• 一个程序可能存在多个实例，每个正在运行的程序实例称为一个独立的进程。

进程的特点

• 每次创建进程时，都需要向操作系统为每个进程发出单独的系统调用。fork() 函数用于创建进程。
• 每个进程都存在于自己的地址空间或内存空间中。
• 每个进程都是独立的，并且被操作系统视为隔离的进程。
• 进程需要 IPC（进程间通信）才能相互通信。
• 进程之间不需要适当的同步。

什么是线程？

线程是进程的子集，也称为轻量级进程。一个进程可以拥有多个线程，并且这些线程由调度程序独立管理。同一进程内的所有线程都相互关联。线程有一些共同的信息，例如数据段、代码段、文件等，这些信息会共享给其同级线程。但每个线程都有自己的寄存器、堆栈和计数器。

线程如何工作？

正如我们已经讨论过的，线程是进程内的子进程或执行单元。一个进程可以包含一个或多个线程。线程的工作方式如下：

• 当一个进程启动时，操作系统会为其分配内存和资源。进程内的每个线程只共享该进程的内存和资源。
• 线程主要用于提高应用程序的处理速度。实际上，同一时间只有一个线程被执行，但由于线程之间快速的上下文切换，给人一种线程并行运行的错觉。
• 如果一个进程中只有一个线程执行，则称为单线程；如果多个线程同时执行，则称为多线程。

线程的类型

线程有两种类型：

1. 用户级线程

顾名思义，用户级线程仅由用户管理，内核对其一无所知。

它们速度更快，易于创建和管理。

内核将所有这些线程视为单个进程，并且只将它们作为一个进程来处理。

用户级线程是由用户级库实现的，而不是通过系统调用。

2. 内核级线程

内核级线程由操作系统处理并由其内核管理。这些线程比用户级线程慢，因为上下文信息由内核管理。要创建和实现内核级线程，我们需要发出系统调用。

线程的特点

• 线程与进程内的同级线程共享数据、内存、资源、文件等。
• 一个系统调用可以创建多个线程。
• 每个线程都有自己的堆栈和寄存器。
• 线程可以直接相互通信，因为它们共享相同的地址空间。
• 线程需要同步以避免意外情况。

进程和线程之间的主要区别

• 进程是独立的，不包含在另一个进程内，而所有线程都逻辑上包含在进程内。
• 进程开销很大，而线程开销很小。
• 进程可以独立存在，因为它拥有自己的内存和其他资源，而线程不能独立存在。
• 进程之间不需要适当的同步。相比之下，线程需要同步以避免意外情况。
• 进程只能通过进程间通信相互通信；相比之下，线程可以因为共享相同的地址空间而直接相互通信。

进程与线程的区别表