多進程和多線程的概念
目錄
- 零、進程和線程的定義和區別
- 一、多線程是什麼？
- 二、多進程是什麼？
- 三、多線程與多進程，選擇誰？
- 四、並行、併發、高併發等概念
零、進程和線程的定義和區別
進程和線程的定義
進程的概念：以一個整體的形式暴露給操作系統管理，裏面包含各種資源的調用。 對各種資源管理的集合就可以稱爲進程。
線程的概念：是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。本質上就是一串指令的集合。
進程和線程的區別
1、線程共享內存空間，進程有獨立的內存空間。
2、線程啓動速度快，進程啓動速度慢。注意：二者的運行速度是無法比較的。
3、線程是執行的指令集，進程是資源的集合
4、兩個子進程之間數據不共享，完全獨立。同一個進程下的線程共享同一份數據。
5、創建新的線程很簡單，創建新的進程需要對他的父進程進行一次克隆。
6、一個線程可以操作（控制）同一進程裏的其他線程，但是進程只能操作子進程
7、同一個進程的線程可以直接交流，兩個進程想要通信，必須通過一箇中間代理來實現。
8、對於線程的修改，可能會影響到其他線程的行爲。但是對於父進程的修改不會影響到子進程
一、多線程是什麼？
說起多線程，那麼就不得不說什麼是線程，而說起線程，又不得不說什麼是進程。
進程可以簡單的理解爲一個可以獨立運行的程序單位，它是線程的集合，進程就是有一個或多個線程構成的。而線程是進程中的實際運行單位，是操作系統進行運算調度的最小單位。可理解爲線程是進程中的一個最小運行單元。
那麼多線程就很容易理解：多線程就是指一個進程中同時有多個線程正在執行。
爲什麼要使用多線程？
在一個程序中，有很多的操作是非常耗時的，如數據庫讀寫操作，IO操作等，如果使用單線程，那麼程序就必須等待這些操作執行完成之後才能執行其他操作。使用多線程，可以在將耗時任務放在後臺繼續執行的同時，同時執行其他操作。
可以提高程序的效率。
在一些等待的任務上，如用戶輸入，文件讀取等，多線程就非常有用了。
多線程的缺點：
- 使用太多線程，是很耗系統資源，因爲線程需要開闢內存。更多線程需要更多內存。
- 影響系統性能，因爲操作系統需要在線程之間來回切換。
- 需要考慮線程操作對程序的影響，如線程掛起，中止等操作對程序的影響。
- 線程使用不當會發生很多問題。
- 總結：多線程是異步的，但這不代表多線程真的是幾個線程是在同時進行，實際上是系統不斷地在各個線程之間來回的切換（因爲系統切換的速度非常的快，所以給我們在同時運行的錯覺）。
二、多進程是什麼？
進程是程序在計算機上的一次執行活動。當你運行一個程序，你就啓動了一個進程。凡是用於完成操作系統的各種功能的進程就是系統進程，而所有由你啓動的進程都是用戶進程。
同理，多進程就是指計算機同時執行多個進程，一般是同時運行多個軟件。
三、多線程與多進程，選擇誰？
下面是本人從知乎-pansz上轉載的一個答案，非常通俗地回答了這個問題。
單進程單線程：一個人在一個桌子上喫菜。
單進程多線程：多個人在同一個桌子上一起喫菜。
多進程單線程：多個人每個人在自己的桌子上喫菜。
多線程的問題是多個人同時喫一道菜的時候容易發生爭搶，例如兩個人同時夾一個菜，一個人剛伸出筷子，結果伸到的時候已經被夾走菜了。。。此時就必須等一個人夾一口之後，在還給另外一個人夾菜，也就是說資源共享就會發生衝突爭搶。
1、對於 Windows 系統來說，【開桌子】的開銷很大，因此 Windows 鼓勵大家在一個桌子上喫菜。因此 Windows 多線程學習重點是要大量面對資源爭搶與同步方面的問題。
2、對於 Linux 系統來說，【開桌子】的開銷很小，因此 Linux 鼓勵大家儘量每個人都開自己的桌子喫菜。這帶來新的問題是：坐在兩張不同的桌子上，說話不方便。因此，Linux 下的學習重點大家要學習進程間通訊的方法。
開桌子的意思是指創建進程。開銷這裏主要指的是時間開銷。
可以做個實驗：
創建一個進程，在進程中往內存寫若干數據，然後讀出該數據，然後退出。此過程重複 1000 次，相當於創建/銷燬進程 1000 次。在我機器上的測試結果是：
UbuntuLinux：耗時 0.8 秒 Windows7：耗時 79.8 秒 兩者開銷大約相差一百倍。
這意味着，在 Windows 中，進程創建的開銷不容忽視。換句話說就是，Windows 編程中不建議你創建進程，如果你的程序架構需要大量創建進程，那麼最好是切換到 Linux 系統。
大量創建進程的典型例子有兩個，一個是 gnu autotools 工具鏈，用於編譯很多開源代碼的，他們在 Windows 下編譯速度會很慢，因此軟件開發人員最好是避免使用 Windows。另一個是服務器，某些服務器框架依靠大量創建進程來幹活，甚至是對每個用戶請求就創建一個進程，這些服務器在 Windows 下運行的效率就會很差。這"可能"也是放眼全世界範圍，Linux 服務器遠遠多於 Windows 服務器的原因。
再次補充：
如果你是寫服務器端應用的，其實在現在的網絡服務模型下，開桌子的開銷是可以忽略不計的，因爲現在一般流行的是按照 CPU 核心數量開進程或者線程，開完之後在數量上一直保持，進程與線程內部使用協程或者異步通信來處理多個併發連接，因而開進程與開線程的開銷可以忽略了。
另外一種新的開銷被提上日程：核心切換開銷。 現代的體系，一般 CPU 會有多個核心，而多個核心可以同時運行多個不同的線程或者進程。當每個 CPU 核心運行一個進程的時候，由於每個進程的資源都獨立，所以 CPU 核心之間切換的時候無需考慮上下文。 當每個 CPU 核心運行一個線程的時候，由於每個線程需要共享資源，所以這些資源必須從 CPU 的一個核心被複制到另外一個核心，才能繼續運算，這佔用了額外的開銷。換句話說，在 CPU 爲多核的情況下，多線程在性能上不如多進程。
因而，當前面向多核的服務器端編程中，需要習慣多進程而非多線程。
四、並行、併發、高併發等概念
並行：多個CPU實例或多臺機器同時執行一段處理邏輯，是真正的同時。
併發： 通過CPU調度算法，讓用戶看上去同時執行，實際上CPU操作層面不是真正的同時。
併發時如果操作了公用資源，可能產生線程安全問題。
線程安全：多個線程操作公用資源，有可能產生安全問題。
高併發：
高併發指的是是一種系統運行過程中遇到的一種“短時間內遇到大量操作請求”的情況，主要發生在web系統集中大量訪問或者socket端口集中性收到大量請求（例如：12306的搶票情況；天貓雙十一活動）。
該情況的發生會導致系統在這段時間內執行大量操作，例如對資源的請求，數據庫的操作等。如果高併發處理不好，不僅僅降低了用戶的體驗度（請求響應時間過長），同時可能導致系統宕機，嚴重的甚至導致OOM異常，系統停止工作等。如果要想系統能夠適應高併發狀態，則需要從各個方面進行系統優化，包括，硬件、網絡、系統架構、開發語言的選取、數據結構的運用、算法優化、數據庫優化……。
多線程與高併發的聯繫
多線程只是在同/異步角度上解決高併發問題的其中的一個方法手段，是在同一時刻利用計算機閒置資源的一種方式。
多線程在高併發問題中的作用就是充分利用計算機資源，使計算機的資源在每一時刻都能達到最大的利用率，不至於浪費計算機資源使其閒置。