进程与线程
1、进程与线程的区别
进程
- 进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集上的一次动态执行的过程，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位，是应用程序运行的载体，每一个进程都有一个自己的地址空间，至少有 5 种基本状态，它们是：初始状态，执行状态，等待状态，就绪状态，终止状态。
- 进程一般由程序，数据集合和进程控制块三部分组成
- 程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
- 程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至 CPU，数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令、管理内存、管理 IO 的。
- 当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。
- 进程就可以视为程序的一个实例。大部分程序可以同时运行多个实例进程（例如记事本、画图、浏览器等），也有的程序只能启动一个实例进程（例如网易云音乐、360 安全卫士等）
线程
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线程是CPU调度和分派的基本单位，它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。
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一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给 CPU 执行
线程与进程之间的区别
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根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位 -
开销方面：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），进程之间切换开销大；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小 -
所处环境：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行） -
内存分配：系统为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源 -
包含关系：线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程 - 线程是进程的一部分，一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程
- 进程间通信较为复杂
- 同一台计算机的进程通信称为 IPC（Inter-process communication）
- 不同计算机之间的进程通信，需要通过网络，并遵守共同的协议，例如 HTTP
2、并行与并发
单核 cpu 下，线程实际还是 串行执行 的。操作系统中有一个组件叫做任务调度器，将 cpu 的时间片（windows下时间片最小约为 15 毫秒）分给不同的程序使用，只是由于 cpu 在线程间（时间片很短）的切换非常快，人类感
觉是 同时运行的 。总结为一句话就是：微观串行，宏观并行，一般会将这种 线程轮流使用 CPU 的做法称为并发， concurrent。
多核 cpu下，每个 核（core） 都可以调度运行线程，这时候线程可以是并行的。
引用 Rob Pike 的一段描述：
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并发（concurrent）是同一时间应对（dealing with）多件事情的能力
-
并行（parallel）是同一时间动手做（doing）多件事情的能力
Rob Pike 资料
golang 语言的创造者
Rob Pike - 百度百科
并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。
例子
- 家庭主妇做饭、打扫卫生、给孩子喂奶，她一个人轮流交替做这多件事，这时就是并发
- 家庭主妇雇了个保姆，她们一起这些事，这时既有并发，也有并行（这时会产生竞争，例如锅只有一口，一个人用锅时，另一个人就得等待）
- 雇了3个保姆，一个专做饭、一个专打扫卫生、一个专喂奶，互不干扰，这时是并行
3、应用
以调用方角度来讲，如果
- 需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
- 不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步
1）设计
多线程可以让方法执行变为异步的（即不要巴巴干等着）比如说读取磁盘文件时，假设读取操作花费了 5 秒钟，如果没有线程调度机制，这 5 秒 cpu 什么都做不了，其它代码都得暂停…
2）结论
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比如在项目中，视频文件需要转换格式等操作比较费时，这时开一个新线程处理视频转换，避免阻塞主线程
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tomcat 的异步 servlet 也是类似的目的，让用户线程处理耗时较长的操作，避免阻塞 tomcat 的工作线程
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ui 程序中，开线程进行其他操作，避免阻塞 ui 线程
充分利用多核 cpu 的优势，提高运行效率。想象下面的场景，执行 3 个计算，最后将计算结果汇总。
- 如果是串行执行，那么总共花费的时间是 10 + 11 + 9 + 1 = 31ms
- 但如果是四核 cpu，各个核心分别使用线程 1 执行计算 1，线程 2 执行计算 2，线程 3 执行计算 3，那么 3 个线程是并行的，花费时间只取决于最长的那个线程运行的时间，即 11ms 最后加上汇总时间只会花费 12ms
注意
需要在多核 cpu 才能提高效率，单核仍然时是轮流执行
- 单核 cpu 下，多线程不能实际提高程序运行效率，只是为了能够在不同的任务之间切换，不同线程轮流使用cpu ，不至于一个线程总占用 cpu，别的线程没法干活
- 多核 cpu 可以并行跑多个线程，但能否提高程序运行效率还是要分情况的
- 有些任务，经过精心设计，将任务拆分，并行执行，当然可以提高程序的运行效率。但不是所有计算任务都能拆分
- 也不是所有任务都需要拆分，任务的目的如果不同，谈拆分和效率没啥意义
- IO 操作不占用 cpu，只是我们一般拷贝文件使用的是【阻塞 IO】，这时相当于线程虽然不用 cpu，但需要一直等待 IO 结束，没能充分利用线程。所以才有后面的【非阻塞 IO】和【异步 IO】优化