进程和线程(简单篇)

1.进程的概念

进程（Process）是计算机中的一个实体，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，也是系统进行资源分配和调度的一个独立单元。进程是程序在处理机上的一次执行过程，具有生命周期，它动态地被创建，并被调度执行，执行完成后消亡。进程是资源分配的基本单位，它拥有自己的地址空间和各种资源，如内存、文件句柄等。

2.线程的概念

线程（Thread）也被称为轻量级进程，它是比进程更小的活动单位，是进程中的一个执行路径或实体。线程是处理机调度的基本单位，它只能和其他线程共享进程的资源，而本身并没有任何资源（除了运行中必不可少的资源，如线程ID、计数器、寄存器集合和堆栈）。一个进程可以拥有多个线程，这些线程共享该进程的所有资源。

上面的文字对大多数读者来说，还是莫过于难理解了，现在小编用大白话给大家解释一下，帮助大家理解线程和进程大概是什么。
进程就像是计算机中的一个“大任务”，它包含了程序运行所需要的所有资源，比如程序代码、数据、文件等。每个进程都像是计算机中的一个独立“盒子”，里面装着运行这个程序所需的一切。
举个栗子：想象你正在使用电脑同时运行着浏览器、音乐播放器和文档编辑器。这三个程序分别对应了三个进程。每个进程都独立地运行在自己的“盒子”里，互不干扰。浏览器进程负责显示网页，音乐播放器进程负责播放音乐，文档编辑器进程则负责编辑文档。

线程则是进程中的一个“小任务”或“执行流”。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，但各自执行不同的任务。线程是CPU调度的基本单位，CPU会轮流给每个线程分配时间片，让它们有机会执行自己的任务。
继续上面的栗子，假设你在浏览器进程中打开了多个网页标签。每个网页标签都可以看作是一个线程。这些线程共享浏览器进程的资源（如内存、网络连接等），但各自负责加载和显示不同的网页内容。CPU会轮流给这些线程分配时间（时间片），让它们能够同时（或看似同时）加载和显示网页。

3. 进程和线程的组成

3.1 进程的组成

在这里插入图片描述

3.2 线程的组成

一、基本组成部分

线程ID：线程标识符（Thread ID），用于唯一标识一个线程。
当前指令指针（PC）：也称为程序计数器（Program Counter），用于存储线程当前正在执行的指令的地址。
寄存器集合：线程在执行过程中需要使用的各种寄存器，包括通用寄存器、特殊功能寄存器等。这些寄存器用于存储临时数据、操作结果、控制信息等。
堆栈：堆栈是线程中用于存储局部变量、方法调用参数、返回值以及控制流程的重要数据结构。每个线程都有自己独立的堆栈，以保证线程间的数据隔离和安全性。
二、其他组成部分
除了上述基本组成部分外，线程还可能包括其他一些辅助性的组成部分，如：
线程状态：线程在执行过程中会经历不同的状态，如新建（New）、就绪（Ready）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和终止（Terminated）等。这些状态反映了线程的生命周期和当前执行状况。
线程优先级：操作系统会根据线程的优先级来调度线程的执行。优先级高的线程更容易获得CPU资源并执行。
线程属性：包括线程的名称、所属的进程、是否可守护（Daemon）等。这些属性用于描述线程的基本特征和行为。

4. 进程和线程的特点

4.1 进程的特点

独立性：进程是独立的每个进程有自己的地址空间、文件描述符等资源。
动态性：进程在其生命周期内是动态变化的，包括创建、运行、阻塞、挂起和终止等状态。
并发性：多个进程可以在系统中并发执行，但并发并不意味着并行（除非在多核CPU上）。

4.2 线程的特点

共享性：同一进程内的多个线程共享该进程的资源，如内存、文件描述符等。
轻量级：线程的创建、销毁和切换的代价通常比进程小得多。
并发性：多个线程可以在同一进程内并发执行，提高程序的执行效率和响应速度。

5.进程和线程的区别

5.1 资源占用
进程拥有独立的内存空间和系统资源，而线程共享进程的资源。
进程切换时，需要保存和恢复整个进程的状态，包括内存、文件描述符等，而线程切换时只需保存和恢复线程的状态，包括栈、寄存器等。
5.2 通信方式
进程间通信（IPC）需要通过操作系统提供的机制，如管道、消息队列、共享内存等。
线程间通信相对简单，因为它们共享进程的内存空间，可以直接读写共享变量或使用线程特有的通信机制（如条件变量、信号量等）。
5.3 并发性
进程可以并发执行，但由于资源独立性和切换代价较高，通常用于不同程序或服务的并发。
线程更适合于同一程序内多个任务的并发执行，可以提高程序的执行效率和响应速度。