進程與線程的概念
- 進程是對運行時程序的封裝，是系統進行資源調度和分配的的基本單位，實現了操作系統的併發；
- 線程是進程的子任務，是CPU調度和分派的基本單位，用於保證程序的實時性，實現進程內部的併發；線程是操作系統可識別的最小執行和調度單位。每個線程都獨自佔用一個虛擬處理器：獨自的寄存器組，指令計數器和處理器狀態。每個線程完成不同的任務，但是共享同一地址空間（也就是同樣的動態內存，映射文件，目標代碼等等），打開的文件隊列和其他內核資源。
進程與線程的區別
- 一個線程只能屬於一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。線程依賴於進程而存在。
- 進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享進程的內存。（資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。同一進程中的多個線程共享代碼段（代碼和常量），數據段（全局變量和靜態變量），擴展段（堆存儲）。但是每個線程擁有自己的棧段，棧段又叫運行時段，用來存放所有局部變量和臨時變量。）
- 進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調度的最小單位；
- 系統開銷： 由於在創建或撤消進程時，系統都要爲之分配或回收資源，如內存空間、I/O設備等。因此，操作系統所付出的開銷將顯著地大於在創建或撤消線程時的開銷。類似地，在進行進程切換時，涉及到整個當前進程CPU環境的保存以及新被調度運行的進程的CPU環境的設置。而線程切換隻須保存和設置少量寄存器的內容，並不涉及存儲器管理方面的操作。可見，進程切換的開銷也遠大於線程切換的開銷。
- 通信：由於同一進程中的多個線程具有相同的地址空間，致使它們之間的同步和通信的實現，也變得比較容易。進程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進程數據段（如全局變量）來進行通信——需要進程同步和互斥手段的輔助，以保證數據的一致性。在有的系統中，線程的切換、同步和通信都無須操作系統內核的干預
- 進程編程調試簡單可靠性高，但是創建銷燬開銷大；線程正相反，開銷小，切換速度快，但是編程調試相對複雜。
- 進程間不會相互影響 ；線程一個線程掛掉將導致整個進程掛掉
- 進程適應於多核、多機分佈；線程適用於多核
進程間通信的方式
進程間通信主要包括管道、系統IPC（包括消息隊列、信號量、信號、共享內存等）、以及套接字socket。
管道：
管道主要包括無名管道和命名管道:管道可用於具有親緣關係的父子進程間的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關係進程間的通信
普通管道PIPE：
- 它是半雙工的（即數據只能在一個方向上流動），具有固定的讀端和寫端
- 它只能用於具有親緣關係的進程之間的通信（也是父子進程或者兄弟進程之間）
- 它可以看成是一種特殊的文件，對於它的讀寫也可以使用普通的read、write等函數。但是它不是普通的文件，並不屬於其他任何文件系統，並且只存在於內存中。
命名管道FIFO：
- FIFO可以在無關的進程之間交換數據
- FIFO有路徑名與之相關聯，它以一種特殊設備文件形式存在於文件系統中。
系統IPC：
消息隊列
消息隊列，是消息的鏈接表，存放在內核中。一個消息隊列由一個標識符（即隊列ID）來標記。 (消息隊列克服了信號傳遞信息少，管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等特點)具有寫權限得進程可以按照一定得規則向消息隊列中添加新信息；對消息隊列有讀權限得進程則可以從消息隊列中讀取信息；
特點：
- 消息隊列是面向記錄的，其中的消息具有特定的格式以及特定的優先級。
- 消息隊列獨立於發送與接收進程。進程終止時，消息隊列及其內容並不會被刪除。
- 消息隊列可以實現消息的隨機查詢,消息不一定要以先進先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取。
信號量semaphore
信號量（semaphore）與已經介紹過的 IPC 結構不同，它是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。信號量用於實現進程間的互斥與同步，而不是用於存儲進程間通信數據。
特點：
- 信號量用於進程間同步，若要在進程間傳遞數據需要結合共享內存。
- 信號量基於操作系統的 PV 操作，程序對信號量的操作都是原子操作。
- 每次對信號量的 PV 操作不僅限於對信號量值加 1 或減 1，而且可以加減任意正整數。
- 支持信號量組。
信號signal
信號是一種比較複雜的通信方式，用於通知接收進程某個事件已經發生。
共享內存（Shared Memory）
它使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，不同進程可以及時看到對方進程中對共享內存中數據得更新。這種方式需要依靠某種同步操作，如互斥鎖和信號量等
特點：
- 共享內存是最快的一種IPC，因爲進程是直接對內存進行存取
- 因爲多個進程可以同時操作，所以需要進行同步
- 信號量+共享內存通常結合在一起使用，信號量用來同步對共享內存的訪問
套接字SOCKET：
socket也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用於不同主機之間的進程通信。
線程間通信的方式
- 臨界區：
通過多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數據訪問； - 互斥量Synchronized/Lock：
採用互斥對象機制，只有擁有互斥對象的線程纔有訪問公共資源的權限。因爲互斥對象只有一個，所以可以保證公共資源不會被多個線程同時訪問 - 信號量Semphare：
爲控制具有有限數量的用戶資源而設計的，它允許多個線程在同一時刻去訪問同一個資源，但一般需要限制同一時刻訪問此資源的最大線程數目。 - 事件(信號)，Wait/Notify：
通過通知操作的方式來保持多線程同步，還可以方便的實現多線程優先級的比較操作