进程和线程
进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念，都是一个时间段的描述，是 CPU 工作时间段的描述，不过是颗粒大小不同。
进程（process）
定义
- 狭义定义： 进程是正在运行的程序的实例（an instance of a computer program that is being executed）。
- 广义定义： 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，进程则为线程的容器）的独立单位。
原因
操作系统引入进程的概念的原因:
- 从理论角度看，是对正在运行的程序过程的抽象；
- 从实现角度看，是一种数据结构，目的在于清晰地刻画动态系统的内在规律，有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。
特点
- 用户下达运行程序的命令后，就会产生进程，进程是程序的一次执行过程。同一程序可产生多个进程（一对多关系）。
- 任何进程都可以同其他进程一起并发执行
- 进程需要一些资源才能完成工作，如 CPU 使用时间、存储器、文件以及 I/O 设备，且为依序逐一进行，也就是每个 CPU 核心任何时间内仅能运行一项进程。
- 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）
- 进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。
- 操作系统为每个进程分配了独立的地址空间。
- 进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
状态
进程在运行时，状态（state）会改变。所谓状态，就是指进程当前的动作：
- 新生（new）：进程新产生中。
- 运行（running）：正在运行。
- 等待（waiting）：等待某事发生，例如等待用户输入完成。亦称“阻塞”（blocked）
- 就绪（ready）：排班中，等待 CPU。
- 结束（terminated）：完成运行。
各状态名称可能随不同操作系统而相异；对于单 CPU 系统（UP），任何时间可能有多个进程为等待、就绪，但必定仅有一个进程在运行。
提示
进程的各个状态之间是不能随意切换的，例如当进程运行时因 IO 操作而阻 塞，当 IO 操作完成后并不会直接恢复回运行态，而是转为就绪态等待 CPU 的调度。
线程（thread）
定义和特征
是操作系统能够进行运算调度的最小单位（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。
状态
线程有四种基本状态，分别为：
- 产生（spawn）
- 中断（block）
- 非中断（unblock）
- 结束（finish）
为什么引入线程？
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：
- 进程切换的代价（开销）比较大。
- 在一个进程内也需要并行执行多个程序，实现不同的功能。
- 进程有时候性能比较低。
引入线程有以下三个方面的考虑：
- 程序的需求：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。
- 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）
- 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。
进程与线程的区别
- 定义方式： 进程是计算机管理运行程序的一种方式，一个进程下可包含一个或者多个线程。线程是一个进程中代码的不同执行路线，也可以理解为子进程。
- 角色方面： 进程是操作系统分配资源的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
- 资源共享方面： 进程之间不能共享资源（相互独立），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。
- 性能开销方面： 线程上下文调度/切换比进程上下文切换要
快得多。 - 通信方面： 进程间通信 IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来 进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。