8.1 進程與線程的概念及區別

Linux系統各種軟件和服務存在于系統，必然會占用系統各種資源，系統資源是如何分配及調度的，本節將給讀者展示系統進程、資源及調度相關的內容。

進程(process)是計算機中的軟件程序關于某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎。

在早期面向進程設計的計算機結構中，進程是程序的基本執行實體，在當代面向線程設計的計算機結構中，進程是線程的容器。軟件程序是對指令、數據及其組織形式的描述，而進程是程序的實體，通常而言，把運行在系統中的軟件程序稱之為進程。

除了進程，讀者通常會聽到線程的概念，線程也被稱為輕量級進程(lightweight process，LWP)，是程序執行流的最小單元。一個標準的線程由線程ID，當前指令指針(PC)，寄存器集合和堆棧組成。

線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位，線程自己不擁有操作系統資源，但是該線程可與同屬進程的其他線程共享該進程所擁有的全部資源。

程序、進程、線程三者區別如下。

□程序：程序并不能單獨執行，是靜止的，只有將程序加載到內存中，系統為其分配資源后才能夠執行。

□進程：程序對一個數據集的動態執行過程，一個進程包含一個或者更多的線程，一個線程同時只能被一個進程所擁有，進程是分配資源的基本單位。進程擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而提高了應用程序的運行效率。

□線程：線程是進程內的基本調度單位，線程的劃分尺度小于進程，并發性更高，線程本身不擁有系統資源，但是該線程可與同屬進程的其他線程共享該進程所擁有的全部資源。每一個獨立的線程，都有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。

程序、進程、線程三者的關系拓撲圖如圖8-1所示。

如圖8-1所示，多進程、多線程的區別如下。

□多進程：每個進程互相獨立，不影響主程序的穩定性，某個子進程崩潰對其他進程沒有影響，通過增加CPU可以擴充軟件的性能，可以減少線程加鎖/解鎖的影響，極大提高性能。缺點是多進程邏輯控制復雜，需要和主程序交互，需要跨進程邊界，進程之間上下文切換比線程之間上下文切換代價大。

□多線程：無須跨進程，程序邏輯和控制方式簡單，所有線程共享該進程的內存和變量等。缺點是每個線程與主程序共用地址空間，線程之間的同步和加鎖控制比較麻煩，一個線程的崩潰會影響到整個進程或者程序的穩定性。