进程与线程概述

进程与线程

首先来一句概括的总论：进程和线程都是一个CPU工作时间段的描述，进程是描述一定任务的，而线程是对应任务的分解，线程的集合就是进程。

下面细说背景：（部分引用自知乎问答）

CPU+RAM+各种资源（比如显卡，光驱，键盘，GPS, 等等外设）构成我们的电脑，但是电脑的运行，实际就是CPU和相关寄存器以及RAM之间的事情。

一个最最基础的事实：CPU太快，太快，太快了，寄存器仅仅能够追的上他的脚步，RAM和别的挂在各总线上的设备完全是望其项背。那当多个任务要执行的时候怎么办呢？轮流着来?或者谁优先级高谁来？不管怎么样的策略，一句话就是在CPU看来就是轮流着来。

一个必须知道的事实：执行一段程序代码，实现一个功能的过程介绍 ，当得到CPU的时候，相关的资源必须也已经就位，就是显卡啊，GPS啊什么的必须就位，然后CPU开始执行。这里除了CPU以外所有的就构成了这个程序的执行环境，也就是我们所定义的程序上下文。当这个程序执行完了，或者分配给他的CPU执行时间用完了，那它就要被切换出去，等待下一次CPU的执行时间。在被切换出去的最后一步工作就是保存程序上下文，因为这个是下次他被CPU执行时间的运行环境，必须保存，否则就无法继续之前的任务了。

串联起来的事实：前面讲过在CPU看来所有的任务都是一个一个的轮流执行的。

具体的轮流方法就是：先加载程序A的上下文，然后开始执行A，保存程序A的上下文，调入下一个要执行的程序B的程序上下文，然后开始执行B,保存程序B的上下文。。。。

从上面我们知道了一个事实就是：进程=（CPU加载上下文+CPU执行时间+CPU保存上下文）*N

线程是什么呢？

由于进程的颗粒度太大，而且软件的执行不可能是一条逻辑执行的，必定有多个分支和多个程序段，就好比要实现程序A，实际分成 a，b，c等小任务组合而成。那么可以切割任务的地方就是CPU执行时间了，通过切割CPU时间来实现 a，b，c等小任务的相互合作完成程序A。那么我们现在就可以把确立下面的公式了。

线程 = （ 程序A的a小段 + 程序A的b小段 + 程序A的c小段 ）*N

综合两个公式，那么有以下公式

进程 =（CPU加载上下文 + （ 程序A的a小段 + 程序A的b小段 + 程序A的c小段 ）*N + CPU保存上下文 ）*N

也就是说线程是共享了进程的上下文环境，是更为细小的CPU时间段。

那么我们现在来总结一下网络上对进程和线程的说法：

（1）进程是资源的分配和调度的一个独立单元，而线程是CPU调度的基本单元

（2）同一个进程中可以包括多个线程，并且线程共享整个进程的资源（寄存器、堆栈、上下文），一个进程至少包括一个线程。

（3）进程结束后它拥有的所有线程都将销毁，而线程的结束不会影响同个进程中的其他线程的结束

（4）线程是轻量级的进程，它的创建和销毁所需要的时间比进程小很多，所有操作系统中的执行功能都是创建线程去完成的

（5）线程中执行时一般都要进行同步和互斥，因为他们共享同一进程的所有资源