面试高频题：线程与进程的区别

刷的面经每篇都有这个问题，学了一半操作系统了，也该稍微整理一下了
转载自知乎：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/125716637
https://www.zhihu.com/question/25532384/answer/411179772

进程与线程？（Process vs. Thread？）

面试官（正襟危坐中）：给我说说“线程”与“进程”吧。

我（总是不太聪明的样子）：“限乘？”、“进什么城（程）？”
面试官：“操作系统中的进程与线程，你回去了解一下。门在左边，记得关门。”

当翻译过来后，这两个概念都带了个“程”字，但进程的英文：Process，而线程的英文：Thread，好像并没有什么联系。 大多数初学者一开始都会被这两个概念弄的晕头转向，包括我本人。

当你看完这篇文章，可能你就有了新的理解。
不信，你接着往下看看（不过在这之前，点个赞或关注好不好？）。

进程和线程基础（理论概念）

1. 定义

看了下面的定义，可能会有点晕，但我还是要把他写下来（为了严谨）。
进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程是进程的一个实体，是独立运行和独立调度的基本单位（CPU上真正运行的是线程）。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是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。

2.区别

正是因为这二者有区别，所以带来的各自的优劣

1. 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（Inter Process Communication，IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。
2. 线程的调度与切换比进程快很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
3. 但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

除此之外，推荐看一下阮一峰的一篇博客：进程与线程的一个简单解释http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html，用图解释十分生动形象。

为什么这个问题是面试高频？

既然这个问题是面试当中会被经常问到的，所以我去网上找一个答案，背出来不就好了。

但是，真的背答案就可以了吗？
我们来分析一下为什么众多面试官老是问这个问题，他应该并不是想听到一个对书本上概念的重复。
那么，他究竟想考什么？

1. 侧重点一：面试官想要了解面试者对这一知识点的理解程度（因为这是操作系统中不得不提的一个概念）。如果这个概念回答不上来，意味着面试者对操作系统的学习并不深。
2. 侧重点二：面试官可以对你的回答作进一步展开，通过你的回答某个侧重点方向来进一步提问你对你自己回答的理解。（这个高频问题的价值所在）。

比如：

• 当你回答到：进程与线程的内存结构不同。进程与进程之间不能共享内存，而线程可以。那么面试官就可以就内存这一点深入提问——内存如何寻址？
• 当你回答：线程之间通信很方便，进程与进程通信不方便。那么问题就又来了，你给我说一下进程之间怎么通信？进程之间通信方法有哪些？不同通信方法有哪些优劣点？

一个更满意的答案？

如何作答，才能展示一个让面试官更满意的答案？
这里就不得不用张三丰教给张无忌的太极拳的那一招——忘掉。。。 对就是把上面的概念全都忘掉。只留一个目的：“把敌人打败”。 最后用自己的一招一式（理解）来回答。

再谈“进程”与“线程”

进程的本质：：正在执行的一个程序，可以进程比作一个容器或者工厂

通过上图，方便我们了解并记忆： 1. 进程与进程之间相对独立

1. 进程可以包括几个或者上百个线程在运行。
2. 内存（逻辑内存）包括在进程里面，每个进程的内存都是互相独立的，但从一个更高的层次上看，不同的进程也共享着一个巨大的空间，这个空间就是整个计算机。
3. 进程共有文件/网络句柄（handle），这样可以打开同一个文件，抢同一个网络端口。

从不同的视角来看进程：

线程的本质：真正运行的是一个一个的线程

同理，上图我们知道线程包含：

1. 栈（堆栈）：主线程的main函数、进行函数调用的参数和返回地址、局部变量等内容都会被压入栈内
2. PC（Program Couner）：程序计数器，PC的指针指向代码所在的内存地址。
3. TLS（Thread local storage）：分配内存，存放变量

当有了上面的问题做引子后，面试官就可以借此引出更多话题：

1. 如何通信（沟通）的内容

通信是人的基本需求，进程与进程之间是相互独立的，也有通信需求。根据这一问题就可以展开内容提问：

• 进程/线程如何通信
  答：进程可以通过管道、套接字、信号交互、共享内存、消息队列等等进行通信；而线程本身就会共享内存，指针指向同一个内容，交互很容易。
• 通信方式的差异，比如进程间共享内存和消息队列有何异同？

2. 如何同步（协调）的内容

一旦有了通信，人与人之间就会产生矛盾，进程也一样。这些矛盾就会体现在如何同步上。

• 在单个CPU下，实际上在任何时刻只能有一个进程处于执行状态。而其他进程则处于非执行状态。我们是如何确定在任意时刻到底由哪个进程执行，哪些不执行呢？（如何进行进程调度？）
• 线程之间的关系是合作关系。既然是合作，那就得有某种约定的规则，否则合作就会出问题。（如何进行线程同步？）

3. 内存问题？

进程要分配内存，所以开销很大，进程只需要分配栈，分配一个PC就好，内存开销小。
这一块就可以问到了操作系统中的内存原理相关的内容。

总结

总之，如果上述内容你都了解，那肯定是不怕被问到（大佬，请收下我的膝盖）；如果看了此篇文章之后，你能答出个大概，我相信面试官也会放过你，毕竟，我们也真的不是背书机器。
如果你能看到这，能否给我点个关注，点个赞让我也收到鼓励。如果觉得我写的内容有误，也欢迎评论指出。

• 进程是什么？它指的是一个运动中的程序。从名字上看，进程表示的就是进展中的程序。一个程序一旦在计算机里运行起来，它就成为一个进程。进程与进程之间可以通信、同步、竞争，并在一定情况下可能形成死锁。
• 那么线程是什么？我们知道，进程是运转的程序，是为了在CPU上实现多道编程而发明的一个概念。但是进程在一个时间只能干一件事情。如果想同时干两件事，办法就是线程。线程是进程里面的一个执行上下文或者执行序列。
  最后，祝大家答的愉快！面试过！过！过！
  参考资料： 1. 《现代操作系统（第3版）》 2. 《操作系统之哲学原理(第2版)》

最后来个形象的例子
做个简单的比喻：进程=火车，线程=车厢

• 线程在进程下行进（单纯的车厢无法运行）
• 一个进程可以包含多个线程（一辆火车可以有多个车厢）
• 不同进程间数据很难共享（一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车，比如站点换乘）
• 同一进程下不同线程间数据很易共享（A车厢换到B车厢很容易）
• 进程要比线程消耗更多的计算机资源（采用多列火车相比多个车厢更耗资源）
• 进程间不会相互影响，一个线程挂掉将导致整个进程挂掉（一列火车不会影响到另外一列火车，但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了，将影响到所有车厢）
• 进程可以拓展到多机，进程最多适合多核（不同火车可以开在多个轨道上，同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上）
• 进程使用的内存地址可以上锁，即一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。（比如火车上的洗手间）－“互斥锁”
• 进程使用的内存地址可以限定使用量（比如火车上的餐厅，最多只允许多少人进入，如果满了需要在门口等，等有人出来了才能进去）－“信号量”