进程与线程-linux快速入门教程

1. 简介

本教程旨在明确定义两个容易混淆的概念：进程和线程。接下来，我们将探讨它们的差异。

2. 定义

进程是程序的运行实例。它包含程序代码、数据、资源（例如文件）以及执行信息（如操作系统保存的进程关系数据）。操作系统通过系统调用允许用户创建、调度和终止进程。

线程可以看作是轻量级进程。它拥有自己的执行堆栈并运行指定的代码段。与独立进程不同，线程通常与其他线程共享内存。相反，进程通常为每个进程分配独立的内存区域。

我们可以实现三种类型的线程：内核级线程、用户级线程和混合线程。

3. 进程和线程的差异

尽管进程和线程不是完全独立的实体，但它们有一些特定的属性使其区别开来。我们可以看到进程和线程之间的简要关系：

3.1. 进程的具体特征

进程的独特之处在于它们不共享数据和信息；它们是独立的执行实体。简而言之，进程拥有自己的堆栈、内存和数据。

为了创建多个进程，我们需要使用独立的系统调用。此外，进程管理需要更多的系统调用。

最后，要使多个进程协同工作，我们需要使用进程间通信（IPC）机制。这种情况也会导致系统调用次数增加。

3.2. 线程的具体功能

与进程不同，线程共享数据和信息，但它们确实拥有自己的堆栈。

我们可以仅使用一个系统调用来创建多个线程。为了进一步简化，线程管理需要很少甚至不需要系统调用，因为我们不需要额外的机制（如 IPC）来维护线程之间的通信。

3.3. 进程和线程的主要区别

4. 使用线程而不是进程的优缺点

线程组是在同一进程中运行的一组线程。正如我们之前提到的，它们共享相同的内存；因此，它们可以访问相同的全局变量、相同的文件描述符集和相同的堆内存。

所有这些线程并行执行。使用时间片，或者，如果机器有多个处理器，则真正并行。

使用线程组而不是进程组的一个优点是可以并行执行许多操作。这允许在事件到达时处理事件。

例如，如果我们有一个线程处理数据库查询，另一个线程处理用户界面，我们可以执行用户要求的查询，同时仍然响应用户输入。

使用线程组而不是进程组的另一个优点与上下文切换有关。线程之间的上下文切换比进程之间的上下文切换快得多。

上下文切换是指系统如何从一个进程或线程运行切换到另一个正在运行的进程或线程。此外，两个线程之间的通信通常比两个进程之间的通信更快、更简单。

让我们看一下进程和线程之间的关系和差异：

由于组中的线程使用相同的内存空间，因此每当其中一个线程损坏其内存内容时，其他线程的内容也可能损坏。当涉及到进程时，操作系统通常会保护它们彼此之间。即使其中一个损坏了自己的内存空间，其他进程也不会受到影响。

使用进程而不是线程的另一个好处是它们可以在不同的机器上运行。另一方面，线程通常必须在同一台机器上运行。

5. 结论

在本文中，我们解释了进程和线程的基本概念。讨论了这两个基本实体在并发性和并行性方面的差异。

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