多进程与多线程的区别与联系_多进程和多线程的区别和联系

一、进程与线程

       进程是被执行的应用程序，同时也是系统资源分配的最小单位(虚拟地址空间等资源，见下图)，一个进程中可以包含多个线程。操作系统会为每个进程分配一定的虚拟地址空间，该虚拟地址空间由进程独享

       线程则是CPU进行运算调度的最小单位。线程被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程中可以包含多个线程，这些线程可以同时执行不同的任务(例如一个线程监听用户输入，一个线程执行IO任务，它们是同时进行互相独立的)。同一个进程中的多个线程共享操作系统为该进程分配的系统资源(如虚拟地址空间，信号量等...)，但同时多个线程又独立的拥有各自的调用栈，寄存器环境，和线程本地存储(thread-local storage)。

一个操作系统中可以有多个进程，这些进程可以异步(同时)或同步(顺序)执行，操作系统为这些进程分配独立的系统资源。而进程中又可以拥有多个线程(至少一个)，这些线程共享进程的系统资源，线程又被称为轻量级的进程。

二、同步与异步

        同步，可以理解为在执行完一个函数或方法之后，一直等待系统返回值或消息，这时程序是出于阻塞的，只有接收到返回的值或消息后才往下执行其他的命令。

       异步，执行完函数或方法后，不必阻塞性地等待返回值或消息，只需要向系统委托一个异步过程，那么当系统接收到返回值或消息时，系统会自动触发委托的异步过程，从而完成一个完整的流程

       同步如打电话，通信双方不能断（我们是同时进行，同步），你一句我一句，这样的好处是，对方想表达的信息我马上能收到，但是，我在打着电话，我无法做别的事情。

        异步如收发收短信，对比打电话，打电话我一定要在电话的旁边听着，保证双方都在线，而收发短信，对方不用保证此刻我一定在手机旁，同时，我也不用时刻留意手机有没有来短信。这样的话，我看着视频，然后来了短信，我就处理短信（也可以不处理），接着再看视频。

三、并发与并行

       并发是指的是在一个重叠的时间段内，有多个任务(两个以上的task)可以被启动，执行或者完成，但是这并不意味着，这些任务必须在这一时间段内的某一时刻同时被运行。比如在一个拥有单核CPU上计算机上，我们可以同时运行浏览器和文档编辑器程序，却并不会感受到任何操作上的延迟。这是因为操作系统采用了时间片轮转算法(Round-Robin，RR)，操作系统中的每个进程被分配了一定的时间段(时间片)，操作系统将CPU分配给某一进程让其在处理器上执行一个时间片。当进程占用CPU的时间超过时间片的时间后，将由计时器发起中断请求，随后操作系统保存该进程的执行状态并将其挂起，然后将CPU分配给另一个进程执行一个时间片。由于时间片划分的很短，而且进程间的切换(进程间的切换也被称为上下文切换Context switch)也很快，所以会给人一种好像多个进程在同时执行的错觉。(在进行context switch的时候也会占用一定的时间，需要保存将被挂起的进程的执行状态，还需要把将要执行的进程的指令与内存载入到缓存中，在这期间CPU无法执行其他指令，因而过多的context switch会降低CPU的效率。)

       并行是指在同一时刻有多个任务同时运行。比如在一个双核的CPU上，在A核心上运行浏览器进程，而在B核心上运行文档编辑器进程，在两个核心上运行的进程相互独立，同时运行(多进程并发)。又比如在一个游戏进程中，可以同时存在一个逻辑线程(处理游戏逻辑)和一个IO线程(处理IO任务)，它们可以同时运行在两个不同的CPU核心上(多线程并发)。(并发的概念是包含并行的，并行是多线程的一种形式，多线程是并发的一种形式。)

       使用多进程并发时，进程的创建与销毁速度都比较慢，而且进程间的通信也比较复杂(需要通过套接字，管道等..)，但是操作系统会在进程间提供附加的保护机制，这可以我们更容易写出并发安全的代码。而使用多线程并发时，线程的创建与销毁速度则要更快，由于同一进程中的所有线程共享虚拟地址空间，因此线程间的通信开销要小得多，但由于缺少线程间的数据保护，可能会出现多个线程同时读写同一数据造成的数据不一致现象。