进程和线程

进程

概念

进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，它是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建，运行到消亡的过程。

状态

就绪（Ready）状态：进程已分配到除CPU以外的所有必要资源，只要获得处理机便可立即执行。
执行（Running）状态：进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行。
阻塞（Blocked）状态：正在执行的程序，由于等待某个事件发生而无法执行。

使用场景

对资源的管理和保护要求高，不限制开销和效率时，使用多进程。

通信方式

1、管道

管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，不能同时发送，分为无名管道、有名管道和高级管道。

• 无名管道只能在具有亲缘关系的进程间通信。
• 有名管道允许没有亲缘关系的进程之间的通信。
• 高级管道将另一个程序当作一个新的进程在当前程序的进程中启动，则这个进程算是当前程序的子进程。

2、信号量

信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问，它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

• 缺点：信号量有限
• 优点：可同步进程。

3、信号

用于通知接受进程某个事件已经发生。

4、消息队列

消息队列是有消息的链表，存放在内核中，并由消息队列标识符标识。
克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限的缺点。

5、共享内存

共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但是多个进程可以访问。
共享内存是最快的 IPC（进程间通信）方式：因为其他通信方式需要进行数据的拷贝，而共享内存免去这一过程；它将同一块内存区域映射到共享它的不同进程的地址空间中，使得这些进程间的通信就不需要再经过内核，只需对该共享的内存区域进程操作就可以了。

6、套接字

可用于不同机器之间的进程通信。传输数据为字节级，性能高，可加密，数据安全性强。

• 套接字的特性由3个属性确定：域、类型和协议

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线程

概念

线程是进程的一个执行单元，是进程内的调度实体，比进程更小的独立运行的基本单位，是CPU调度的一个基本单位。

• 共享的资源：堆，全局变量，静态变量，文件等公用资源
• 独享的资源：栈，寄存器

使用场景

要求效率高，频繁切换时，资源的保护管理要求不是很高时，使用多线程。

通信方式

线程的通信方式分为三种：共享内存、消息传递和管道流。

• 共享内存：volatile 关键字共享内存
• 消息传递：wait / notify 等待通知方式
• 管道流：管道输入/输出流的形式

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进程和线程的区别和联系

联系

（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程且至少有一个线程。
（2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
（3）真正在处理机上运行的是线程。
（4）不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
（5）线程是指进程内的一个执行单元，也是进程内的可调度实体。

区别

（1）进程作为拥有资源的基本单位，线程作为调度和分配的基本单位。
（2）不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行。
（3）进程是拥有资源的一个独立单位，而线程不拥有系统资源，但可以访问进程的资源。
（4）在创建或撤消进程时，由于系统都要分配和回收资源，因此进程开销更大。

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堆和栈的区别

1、堆有程序员分配和释放；栈由编译器自动分配并释放。
2、堆用于存放进程中被动态分配的内存段，大小不固定；栈用于存放程序临时创建的变量，大小固定。
3、堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域；栈是向低地址扩展的数据结构，是连续的内存区域。
4、堆的访问速度相对较慢；而栈的访问速度更快。

参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/114453309、https://www.jianshu.com/p/a4fa4edbeb8a