进程与线程，一次说清！

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今天我们来聊聊线程和进程，这两个内容不仅在开发中经常出现，同样也会出现在面试中，今天我们一探究竟，看看两者有何区别。

进程和线程都是操作系统中用于实现并发的基本执行单元，

1. 定义

• 进程（Process）

  • 进程是操作系统中资源分配的基本单位，是一个正在运行的程序的实例。

  • 每个进程都有自己独立的地址空间，包括代码段、数据段和堆栈段。

  • 一个进程可以包含多个线程。

  • 进程之间的通信较复杂，如通过管道、信号、共享内存等。

• 线程（Thread）

  • 线程是操作系统中CPU 调度的基本单位，是进程中的一个执行流。

  • 一个线程是进程的一部分，线程共享进程的地址空间和资源（如内存、文件句柄（文件句柄详见文章末尾）等）。

  • 一个进程可以有一个或多个线程（多线程）。

  • 线程之间的通信较容易，因为它们共享进程的资源。

2. 主要区别

属性	进程 (Process)	线程 (Thread)
基本概念	独立运行的程序实例，操作系统资源分配的基本单位。	进程中的一个执行单元，CPU 调度的基本单位。
地址空间	每个进程有自己独立的地址空间，地址空间之间相互隔离。	线程是共享进程的地址空间，不同线程可以访问相同的内存和资源。
资源共享	进程之间不共享资源（除非通过进程间通信 IPC）。	同一进程内的所有线程共享资源（如内存、文件句柄）。
通信方式	进程间通信（IPC，如管道、消息队列、共享内存等）较复杂，效率较低。	线程间通信非常简单，可直接使用共享内存或同步机制（如锁）。
开销	创建进程开销较大（如分配独立内存、加载程序代码等）。	创建线程开销较小（因为线程共享进程资源）。
调度	由操作系统内核调度，进程的切换（上下文切换）开销较大。	由操作系统内核调度，线程切换的开销比进程切换小。
独立性	进程是独立的，进程之间的崩溃不会影响其他进程。	同一进程中的线程是相互依赖的，一个线程崩溃可能会导致整个进程崩溃。
生命周期	进程的生命周期较长，通常由操作系统管理。	线程的生命周期较短，通常由进程管理，线程的结束不影响进程本身。
并发性	进程之间可以并发执行（多进程）。	同一进程内多个线程可以并发执行（多线程）。
使用场景	多进程常用于独立的应用程序或服务（如浏览器的不同标签页是不同进程）。	多线程常用于需要共享资源的场景（如计算密集型任务的并行处理）。

3. 进程与线程的关系

• 进程是线程的容器

  • 一个进程中至少有一个主线程。

  • 线程运行在进程中，依赖进程提供的资源（如内存和文件）。

• 线程共享进程资源

  • 同一个进程中的所有线程共享全局变量、文件句柄、堆栈等资源。

  • 但每个线程有自己的线程栈和寄存器上下文。

• 进程可以包含多个线程

  • 多线程可以提高程序的并发性和性能。

  • 例如，一个文本编辑器（进程）可以同时执行多个线程：一个线程负责用户输入，另一个线程负责语法检查，还有一个线程负责文件保存。

4. 优缺点对比

进程的优缺点：

优点	缺点
独立性强，一个进程的崩溃不会影响其他进程。	创建和销毁进程的开销较大（如分配独立内存空间）。
安全性高，进程之间的资源隔离避免了意外修改。	进程间通信（IPC）复杂，效率较低。
适合运行独立的应用程序或服务。	上下文切换开销大，影响性能。

线程的优缺点

优点	缺点
线程间通信简单，直接共享进程资源。	同一进程中的线程没有资源隔离，一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃。
创建和销毁线程的开销小，效率高。	多线程共享资源容易引发同步问题（如死锁、资源竞争等）。
多线程可以充分利用多核 CPU 的并行计算能力。	开发多线程程序更复杂，需要处理线程同步和调度问题。

5. 实际应用场景

例如每个 Android 应用程序是一个独立的进程，在 Android 中，子线程用于执行耗时操作（如网络请求），而主线程用于更新 UI；
现代浏览器使用多进程架构，不同标签页运行在不同进程中，避免一个标签崩溃影响其他标签；数据库服务器（如 MySQL）运行在独立进程中，与客户端隔离。

6. 形象比喻

• 进程： 进程就像是一栋独立的房子，每栋房子有自己的独立空间，房子之间互不干扰。
• 线程： 线程就像是房子里的房间，每个房间共享房子的资源，但每个房间可以独立完成自己的任务。

【注释】

文件句柄：是操作系统用来标识打开文件的一个整数值。它是进程与文件系统之间的接口。在 Java 中,文件句柄对应 java.io.FileDescriptor 类。大多数 I/O 操作都是通过文件句柄来进行的,比如 FileInputStream、FileOutputStream 等。