进程与线程、堆和栈，基础面试题，20190908

操作系统: 进程与线程

进程 = 资源管理 + 线程

进程是资源分配单位

线程是 CPU 调度单位

到底什么是进程？怎么理解进程？

一般，可以把运行的程序，看成进程。

程序在整个执行过程中的描述，是进程。

程序在运行过程中，会消耗各种资源，会占用 CPU、内存和网络，会使用文件系统 I/O

进程就是运行的程序的执行过程

为什么要有进程？

最初的操作系统，只能支持跑一个程序。

随着计算机的发展，CPU 的能力越来越强，内存越来越多。可以在内存中，放入更多的可以运行的程序。

操作系统中，各个运行的程序的状态。用程序来表示，不够准确，需要新的概念。

因为可能存在内存中，一个程序跑了多份的情况。

内存中，一个程序的多个实例，怎么来清楚的表示出来呢？

进程的概念，就出来了。进程用来表示程序整个的执行过程

我们写的程序，编译为可执行程序，放在文件系统里面，格式是可执行文件，他是静态的。

只有当我们的操作系统，把可执行程序，调入我们的内存中之后，让这个程序能够执行起来。

执行，也就是这个程序能够通过 CPU , 来执行程序中的一条条指令，然后对相应的数据，进行处理，完成一定的功能。

这个过程，是一个动态执行的过程，我们称为进程。

进程的标准答案：一个具有一定独立功能的程序，在一个数据集合上的，一次动态执行过程

这整个的过程，就是进程

为什么要有线程？

多进程，消耗太大。

进程之间，他们的地址空间是独立的，一般通过沙盒保护。

进程间通信，交换数据，需要通过操作系统，开销大，过程相对复杂。

多线程，开销就小了一些。

多线程除了实现了并发，还共享相同的地址空间，也就是共享相同的资源。

一个线程产生的数据，另一个线程可以很容易地拿到。

线程间通信，比较简单。

什么是线程？

线程是进程中的一条执行流程

从资源组合的角度看:

进程，就是用来管理资源的。资源包括地址空间（代码段、数据段）、打开的文件、访问的网络。

把进程执行的功能、执行的状态，做一些拆分，交给线程来管理。

从运行的角度看:

线程就是，代码在这个资源平台上的一条执行流程。

进程 = 资源管理 + 线程

进程除了管理资源，还有一系列的线程，用来完成执行的过程。

一个进程的多个线程，共享进程所拥有的所有资源。

线程 = 进程 - 资源管理

线程，用来完成控制流的管理

区别：

• 进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位

• 进程拥有一个完整的资源平台，

• 线程只独享必不可少的资源，如寄存器和栈，用于维持自己的、每个线程独立的控制流。进程的资源，进程的多个线程共享

• 线程能减少并发执行的时间和空间开销

例如： 线程的创建时间比进程短

因为进程在创建过程中，需要创建其他的管理信息。如: 内存要怎么管理，打开的文件要怎么管理

创建线程，直接重用该线程所属的进程资源，这些资源已经管理好了。所以线程不需要创建这些管理信息

操作系统: 计算机的堆和栈

对象堆

堆是用来容纳应用程序，动态分配的内存区域。

当程序使用 malloc 或 new 分配内存的时候，得到的内存来自堆里。

没有堆，全局变量就不能动态的产生，只能在编译的时候定义，这是不够用的。

堆空间，进程的地址空间中，除了可执行文件、共享库和栈之外，剩余的未分配的空间都可以用作堆空间

堆空间一般比栈空间大很多，可以有几十到几百 MB 的容量。

函数栈

栈是用于维护函数调用的上下文。

栈保存了一个函数调用所需要的维护信息。
离开了栈，函数调用就没法实现。

没有栈，就没有函数，没有局部变量。

栈上的数据在函数返回的时候，就会被释放掉，所以无法将数据传递至函数外部。

堆与栈的其他区别， Java 版本：

• 从存储角度来看，堆和栈存储的内容不一样

堆空间，里面放实例对象

栈空间，里面放基本数据类型变量，和对象的引用

• 从存取速度来看，

栈空间，存取速度快，栈里面是基本数据类型，与对象的引用指针。程序编译期间，就能决定栈空间的存储。

堆空间，存取速度慢。程序运行后，对象才能动态分配内存，创建实例。堆空间 > 栈空间

• 从线程访问来看，

每个线程都有自己的一个栈，

所有线程共享一个堆

• 从 GC 垃圾回收的角度：

栈空间，回收比较频繁，栈区变量的生命周期是，从方法进入到方法结束。

堆空间，回收频次相对低。分为新生代、老年代，满足条件，才能激发 GC