有了進程爲什麼還要線程？

進程是什麼？

程序並不能單獨運行，只有將程序裝載到內存中，系統爲它分配資源才能運行，而這種執行的程序就稱之爲進程。程序和進程的區別就在於：程序是指令的集合，它是進程運行的靜態描述文本；進程是程序的一次執行活動，屬於動態概念。

在多道編程中，我們允許多個程序同時加載到內存中，在操作系統的調度下，可以實現併發地執行。這是這樣的設計，大大提高了CPU的利用率。進程的出現讓每個用戶感覺到自己獨享CPU，因此，進程就是爲了在CPU上實現多道編程而提出的。

 

有了進程爲什麼還要線程？

進程有很多優點，它提供了多道編程，讓我們感覺我們每個人都擁有自己的CPU和其他資源，可以提高計算機的利用率。很多人就不理解了，既然進程這麼優秀，爲什麼還要線程呢？其實，仔細觀察就會發現進程還是有很多缺陷的，主要體現在兩點上：

• 進程只能在一個時間幹一件事，如果想同時幹兩件事或多件事，進程就無能爲力了。

• 進程在執行的過程中如果阻塞，例如等待輸入，整個進程就會掛起，即使進程中有些工作不依賴於輸入的數據，也將無法執行。

如果這兩個缺點理解比較困難的話，舉個現實的例子也許你就清楚了：如果把我們上課的過程看成一個進程的話，那麼我們要做的是耳朵聽老師講課，手上還要記筆記，腦子還要思考問題，這樣才能高效的完成聽課的任務。而如果只提供進程這個機制的話，上面這三件事將不能同時執行，同一時間只能做一件事，聽的時候就不能記筆記，也不能用腦子思考，這是其一；如果老師在黑板上寫演算過程，我們開始記筆記，而老師突然有一步推不下去了，阻塞住了，他在那邊思考着，而我們呢，也不能幹其他事，即使你想趁此時思考一下剛纔沒聽懂的一個問題都不行，這是其二。

現在你應該明白了進程的缺陷了，而解決的辦法很簡單，我們完全可以讓聽、寫、思三個獨立的過程，並行起來，這樣很明顯可以提高聽課的效率。而實際的操作系統中，也同樣引入了這種類似的機制——線程。

 

線程的優點

因爲要併發，我們發明了進程，又進一步發明了線程。只不過進程和線程的併發層次不同：進程屬於在處理器這一層上提供的抽象；線程則屬於在進程這個層次上再提供了一層併發的抽象。如果我們進入計算機體系結構裏，就會發現，流水線提供的也是一種併發，不過是指令級的併發。這樣，流水線、線程、進程就從低到高在三個層次上提供我們所迫切需要的併發！

除了提高進程的併發度，線程還有個好處，就是可以有效地利用多處理器和多核計算機。現在的處理器有個趨勢就是朝着多核方向發展，在沒有線程之前，多核並不能讓一個進程的執行速度提高，原因還是上面所有的兩點限制。但如果講一個進程分解爲若干個線程，則可以讓不同的線程運行在不同的核上，從而提高了進程的執行速度。

例如：我們經常使用微軟的Word進行文字排版，實際上就打開了多個線程。這些線程一個負責顯示，一個接受鍵盤的輸入，一個進行存盤等等。這些線程一起運行，讓我們感覺到我們輸入和屏幕顯示同時發生，而不是輸入一些字符，過一段時間才能看到顯示出來。在我們不經意間，還進行了自動存盤操作。這就是線程給我們帶來的方便之處。

 

進程與線程的區別

• 進程是具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合上的一次運行活動,進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

• 線程是進程的一個實體, 是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位.線程自己基本上不擁有系統資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。

• 一個線程可以創建和撤銷另一個線程，同一個進程中的多個線程之間可以併發執行。

進程和線程的主要差別在於它們是不同的操作系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰後，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等於整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序 健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對於一些要求同時進行並且又要共享某些變量的併發操作，只能用線程，不能用進程。

 注：前一陣子去淘寶面試，面試官就問了我這個問題：進程與線程的區別是什麼？我當時說了一大堆，但感覺還是沒說關鍵的點上，最後他又問最本質的區別是什麼？我傻了一會，難道剛我說的沒有說到嗎？嘿嘿，確實有點囧啊~~

 

參考文獻：

【1】  鄒恆明. 計算機的心智 操作系統之哲學原理. 機械工業出版社

【2】  Andrew著 陳向羣譯. 現代操作系統. 機械工業出版社

【3】  http://blog.csdn.net/zengjibing/archive/2009/02/22/3923357.aspx