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线程和进程的区别？(628/1759=35.7%)

线程和进程是操作系统资源调度和任务执行的核心概念，一个进程可以包含多个线程，它们主要有4个区别。

第一个是资源分配与独立性上的区别，

首先，进程是操作系统资源分配的基本单位。每个进程拥有独立的内存空间（如堆、栈、代码段）、文件句柄等系统资源，进程之间相互隔离，一个进程崩溃不会直接影响其他进程。

然而，线程是CPU调度的基本单位，属于进程内部的执行流。同一进程下的多个线程共享进程的内存和资源（如全局变量、文件描述符），这使得线程间通信更高效，但也需要开发者处理同步问题。

第二个是创建与切换的开销上的区别，

首先，进程的创建和销毁开销较大，因为需要分配或回收独立的内存、资源，上下文切换时需要保存和恢复整个进程的状态（如内存页表、寄存器）。

然而，线程的创建和切换更轻量，因为线程共享进程的资源，上下文切换仅需保存线程私有数据（如栈、寄存器），因此多线程更适合需要频繁切换任务的场景。

第三个是通信与同步机制上的区别，

首先，进程间通信（IPC）需要复杂机制，例如管道、消息队列、共享内存等，由操作系统提供支持，通信效率较低。

然而，线程间通信直接通过共享内存（如同一个进程的全局变量），但需通过锁（如synchronized）、信号量等机制保证同步，避免数据竞争。

第四个是容错与并发性上的区别，

首先，进程的独立性提高了系统稳定性，一个进程的崩溃通常不会影响其他进程，适合需要高可靠性的场景（例如浏览器多标签页使用多进程）。

然而，线程的共享特性更适合高并发任务，例如Web服务器同时处理多个请求，但一个线程的错误可能导致整个进程终止。

如何记忆：

1.口诀记忆

口诀：

进（进程）独占资源，线（线程）共享内存。进（进程）切换昂贵，线（线程）切换轻。进（进程）通信困难，线（线程）共享快。进（进程）崩溃独立，线（线程）互相牵。

解释：

口诀将四个核心区别（资源、切换、通信、稳定性）对称归纳

2.谐音记忆

谐音：

进程 = 进（资源）+ 城（独立），线程 = 线（联系）+ 连（共享）

解释：

进程：像一个独立的城（城堡），有自己的护城河（独立资源），进城需要关卡验证（进程间通信复杂）。

线程：像一根连接的线（绳索），多个线绑在一起形成一股绳（线程共享资源），但要小心打结（同步问题）。

拓展：

1.进程调度策略

先来先服务（FCFS），它按照进程到达就绪队列的时间顺序进行调度，不会抢占已经运行的进程。这种方式实现简单，但可能会导致“护航效应”，即短作业需要等待长作业执行完毕。此外，它的平均等待时间波动较大，对I/O密集型进程不够友好，因为I/O密集型进程通常需要频繁等待，而FCFS无法让它们尽快获得CPU。

短作业优先（SJF）是一种基于贪心算法的策略，它优先调度执行时间短的进程，以提高系统吞吐量，并且理论上能够保证最小的平均等待时间。然而，这种策略可能导致长作业出现“饥饿”现象，特别是在短作业不断进入系统的情况下，长作业可能长时间得不到调度，从而影响系统的公平性。

优先级调度（Priority）是一种根据进程优先级决定调度顺序的策略，优先级可以是静态的，也可以是动态调整的。静态优先级通常基于进程类型，例如实时进程优先级最高，而动态优先级可以根据资源占用、等待时间或I/O行为进行调整。为了防止低优先级进程长期得不到调度，通常会使用老化技术（Aging），即随着等待时间的增加逐步提升优先级，从而避免“饥饿”现象。

时间片轮转（RR）是一种抢占式调度策略，为每个进程分配固定的时间片，时间片用尽后切换到下一个进程，以确保所有进程都能公平获得CPU资源。时间片的选择需要权衡系统响应速度和上下文切换开销，过小会导致频繁切换降低吞吐量，过大则会退化为FCFS。

多级反馈队列（MLFQ）是一种动态调整的调度方式，进程最初进入最高优先级队列，若时间片用尽仍未完成，则逐级下降到低优先级队列，而I/O等待完成后可能提升优先级。为了避免低优先级进程长时间得不到调度，系统会定期提升所有进程的优先级，使其最终能获得CPU资源。MLFQ适用于不同类型的任务，既能兼顾短任务的响应速度，也能保证长任务最终得到执行。

2.线程调度策略

线程调度策略主要有时间切片式和抢占式两种方式，不同的调度方式会影响线程的执行顺序和资源分配。

时间切片式调度是一种公平调度策略，当一个进程中存在多个优先级相同的线程时，CPU会为每个线程分配固定的时间片，线程依次轮流执行。例如，线程1运行一段时间后挂起，CPU切换到线程2，再运行一段时间后切换到线程3，以此类推。这种方式可以保证所有线程都有机会获得CPU时间，但无法保证高优先级线程能立即执行。

抢占式调度则是基于优先级进行线程调度，优先级高的线程更容易获得CPU的执行权，但并不意味着一定会被最先执行。操作系统通常会根据线程的优先级、等待时间和系统负载来决定具体的执行顺序，因此高优先级线程只是相对更容易被调度，而不是绝对优先执行。抢占式调度能够更好地满足实时性需求，适用于对任务优先级有严格要求的场景。

3.进程间通信（IPC）方式

无名管道（Pipe）：用于具有亲缘关系的进程间通信，数据采用先进先出（FIFO）的方式进行传输，通常用于父子进程或兄弟进程之间。

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开，要关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可。单进程中的管道如下图：

有名管道（Named Pipe）：区别于无名管道，有名管道允许不具备亲缘关系的进程通信，并且数据同样遵循FIFO原则。它以磁盘文件的形式存在，使得本机上的多个进程可以通过文件系统进行数据传输。

信号（Signal）：用于异步通知进程发生特定事件，例如终止、暂停或用户定义的操作。信号机制较为简单，通常用于进程控制，而不是传输大量数据。

消息队列（Message Queue）：允许进程以结构化消息的方式进行通信，消息存储在内核中，支持按类型读取，不局限于FIFO模式，因此比管道更灵活。消息队列还支持消息的随机查询和持久化存储，适用于需要更可靠的数据传输场景。

信号量（Semaphore）：本质上是一个计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问，以同步进程或避免竞争条件。信号量适用于并发控制，例如解决多个进程同时修改同一数据的问题。

共享内存（Shared Memory）：允许多个进程映射到同一块物理内存，实现高速数据交换。由于数据直接存取，无需额外的拷贝和系统调用，因此是最快的进程间通信方式之一，但需要搭配信号量或互斥锁进行同步，以防止数据竞争。