《每日一记》系统篇：进程与线程
作者：互联网
什么是进程？
进程（Process） 是程序执行时的一个实例，是系统进行资源分配的基本单位。所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块(PCB)中。以表示该进程拥有这些资源或正在使用它们。另外，进程也是抢占处理机的调度单位，它拥有一个完整的虚拟地址空间。当进程发生调度时，不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。
进程与程序并不是一个概念，进程是动态的（进程是担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体，是具有动态特性的），而程序是一个静态的资源。
进程：通过程序运行，表现在操作系统执行的，被操作系统所管理的（进程管理）
程序：是一个在硬盘上的驱动，属于文件，是一种静态的资源，可执行的资源
文件：是本地磁盘的资源
概括：进程指在系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；进程是资源分配的最小单位。
什么是线程？
线程（thread） 是线程，有时也被称为轻量级进程，是程序执行流的最小单元，是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。与进程不同，线程与资源分配无关，线程自己不拥有系统资源，它属于某一个进程，并与进程内的其他线程一起共享进程的资源。线程只由相关堆栈（系统栈或用户栈）寄存器和线程控制表TCB组成。简言之
概括：线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。
进程和线程的关系
通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。但是，一个线程只属于一个进程。进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。而且需要注意的是，线程不是一个可执行的实体。
进程和线程的区别
进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。
进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响。
线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。
（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），一个进行至少包括一个线程。
（3）进程的创建调用fork或者vfork，而线程的创建调用pthread_create，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）线程是轻两级的进程，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
（6）线程有自己的私有属性TCB，线程id，寄存器、硬件上下文，而进程也有自己的私有属性进程控制块PCB，这些私有属性是不被共享的，用来标示一个进程或一个线程的标志进程间的通信方式
进程间的通信
（1）管道(pipe)：
管道可用于具有亲缘关系的进程间的通信，是一种半双工的方式，数据只能单向流动，允许一个进程和另一个与它有共同祖先的进程之间进行通信。
（2）命名管道(named pipe)：
命名管道克服了管道没有名字的限制，同时除了具有管道的功能外（也是半双工），它还允许无亲缘关系进程间的通信。命名管道在文件系统中有对应的文件名。命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建。
（3）信号（signal）：
信号是比较复杂的通信方式，用于通知接收进程有某种事件发生了，除了进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）。
（4）消息队列：
消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点
（5）共享内存：
使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
（6）内存映射：
内存映射允许任何多个进程间通信，每一个使用该机制的进程通过把一个共享的文件映射到自己的进程地址空间来实现它。
（7）信号量（semaphore）：
主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
（8）套接字（Socket）：
更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。
线程间的通信
1、锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁
互斥锁：提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
读写锁：允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。
条件变量：可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
2、信号量机制(Semaphore)：包括无名线程信号量和命名线程信号量
3、信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理
- 线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。
线程同步（待完善细节）
