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Linux是一款非常流行的開源操作系統(tǒng)，得益于其高度的可定制性和靈活性，目前Linux已經(jīng)成為了云計算、容器化、等領(lǐng)域的主要操作系統(tǒng)。而Linux進程和線程作為Linux系統(tǒng)中最基本的計算單位被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，因此深入理解Linux進程和線程的區(qū)別十分重要。本文將對Linux進程和線程的區(qū)別進行詳細解析。
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一、進程和線程的定義
在操作系統(tǒng)中，進程是程序在執(zhí)行過程中分配和管理系統(tǒng)資源的基本單位，而線程是進程中的一條指令流。進程擁有獨立的內(nèi)存空間、文件句柄、網(wǎng)絡(luò)端口等資源，而線程則依賴進程共享其資源。每個進程可以包含多個線程，這些線程共享相同的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，但擁有獨立的執(zhí)行環(huán)境。
二、進程和線程的性能差異
在Linux系統(tǒng)中，進程和線程在性能上有著顯著的差異。
對于多核處理器系統(tǒng)，創(chuàng)建一個進程的時間遠比創(chuàng)建一個線程的時間長，因為進程需要復(fù)制整個內(nèi)存空間，并調(diào)整文件句柄、網(wǎng)絡(luò)端口等系統(tǒng)資源。相比之下，線程僅需要復(fù)制線程上下文和堆棧等少量數(shù)據(jù)，所以線程的創(chuàng)建速度更快。
進程和線程的切換時間也不同。在進程間切換時，由于需要修改頁表，多個進程間的切換會增加內(nèi)存訪問時間和開銷。而在線程間切換時，由于線程共享內(nèi)存空間，只需要執(zhí)行簡單的狀態(tài)切換，所以線程間的切換時間更短。
另外，需要注意的是，多線程操作需要線程同步的支持，線程同步操作會增加線程間的通信成本和開銷，而在多進程操作時由于進程獨立性高，相互之間不會影響，因此線程同步成本更高。
三、進程和線程的使用場景
進程和線程在各種使用場景中應(yīng)用廣泛。
在多任務(wù)處理系統(tǒng)中，進程是最基本的單元。在Unix系統(tǒng)中，常常使用fork()創(chuàng)建子進程完成任務(wù)。不過進程間切換的成本較高，開銷大，因此在高并發(fā)、低延遲等場景中需要使用線程。在Node.js、Nginx等Web服務(wù)器中，使用多線程是提高性能的關(guān)鍵技術(shù)。
此外，在多核、多處理器系統(tǒng)中，進程和線程的使用也是編寫高性能程序的關(guān)鍵。多線程可以實現(xiàn)同步運行，防止數(shù)據(jù)競爭，提高程序運行效率。而多進程則保持各進程之間相互獨立，提高程序的安全性和穩(wěn)定性。
進程和線程在不同的應(yīng)用場景中扮演不同的角色。針對不同的需求和任務(wù)，我們應(yīng)該合理選擇使用哪種處理方式或兩種方式的結(jié)合，以取得更佳的性能和效果。
四、
本文詳細解析了Linux進程和線程的定義、性能差異和使用場景，希望可以幫助讀者更好地理解和應(yīng)用進程和線程的概念。當(dāng)我們在編寫高性能程序、處理網(wǎng)絡(luò)并發(fā)等任務(wù)時，一定要根據(jù)自己的需求，合理選擇使用進程或線程，以實現(xiàn)更好的效果。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 進程和線程的區(qū)別和linux運行狀態(tài)查看簡單
- 在windows中的進程、線程和在linux中的進程、線程有什么區(qū)別？
進程和線程的區(qū)別和linux運行狀態(tài)查看簡單
要了解二者的區(qū)別與聯(lián)系，首先得對進程與線程有一個宏觀上的了解。
進程，是并發(fā)執(zhí)行的程序在執(zhí)行過程中分配和管理資源的基本單位，是一個動態(tài)概念，竟?fàn)幱嬎銠C系統(tǒng)資源的基本單位。每一個進程都有一個自己的地址空間，即進程空間或（虛空間）。進程空間的大小 只與處理機的位數(shù)有關(guān)，一個 16 位長處理機的進程空間大小為 216 ，而 32 位處理機的進程空間大小為 232 。進程至少有 5 種基本狀態(tài)，它們是：初始態(tài)，執(zhí)行態(tài)，等待狀態(tài)，就緒狀態(tài)，終止?fàn)顟B(tài)。
線程，在網(wǎng)絡(luò)或多用戶環(huán)境下，一個服務(wù)器通常需要接收大量且不確定數(shù)量用戶的并發(fā)請求，為每一個請求都創(chuàng)建一個進程顯然是行不通的，——無論是從系統(tǒng)資源開銷方面或是響應(yīng)用戶請求的效率方面來看。因此，操作系統(tǒng)中線程的概念便被引進了。線程，是進程的一部分，一個沒有線程的進程可以被看作是單線程的。線程有時又被稱為輕權(quán)進程或輕量級進程，也是 CPU 調(diào)度的一個基本單位。
說到這里，我們對進程與線程都有了一個大體上的印象，現(xiàn)在開始說說二者大致的區(qū)別。
進程的執(zhí)行過程是線狀的，盡管中間會發(fā)生中斷或暫停，但該進程所擁有的資源只為該線狀執(zhí)行過程服務(wù)。一旦發(fā)生進程上下文切換，這些資源都是要被保護起來的。這是進程宏觀上的執(zhí)行過程。而進程又可有單線程進程與多線程進程兩種。我們知道，進程有 一個進程控制塊 PCB ，相關(guān)程序段 和 該程序段對其進行操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集 這三部分，單線程進程的執(zhí)行過程在宏觀上是線性的，微觀上也只有單一的執(zhí)行過程；而多線程進程在宏觀上的執(zhí)行過程同樣為線性的，但微觀上卻可以有多個執(zhí)行操作（線程），如不同代碼片段以及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集。線程的改變只代表了 CPU 執(zhí)行過程的改變，而沒有發(fā)生進程所擁有的資源變化。出了 CPU 之外，計算機內(nèi)的軟硬件資源的分配與線程無關(guān)，線程只能共享它所屬進程的資源。與進程控制表和 PCB 相似，每個線程也有自己的線程控制表 TCB ，而這個 TCB 中所保存的線程狀態(tài)信息則要比 PCB 表少得多，這些信息主要是相關(guān)指針用堆棧（系統(tǒng)棧和用戶棧），寄存器中的狀態(tài)數(shù)據(jù)。進程擁有一個完整的虛擬地址空間，不依賴于線程而獨立存在；反之，線程是進程的一部分，沒有自己的地址空間，與進程內(nèi)的其他線程一起共享分配給該進程的所有資源。
線程可以有效地提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率，但并不是在所有計算機系統(tǒng)中都是適用的，如某些很少做進程調(diào)度和切換的實時系統(tǒng)。使用線程的好處是有多個任務(wù)需要處理機處理時，減少處理機的切換時間；而且，線程的創(chuàng)建和結(jié)束所需要的系統(tǒng)開銷也比進程的創(chuàng)建和結(jié)束要小得多。最適用使用線程的系統(tǒng)是多處理機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或分布式系統(tǒng)。
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1. 線程的執(zhí)行特性。
線程凱埋信只有 3 個基本狀態(tài)：就緒，執(zhí)行，阻塞。
線程存在 5 種基本操作來切換線程的狀態(tài)：派生，阻塞，激活，盯輪調(diào)度，結(jié)束。
2. 進程通信。
單機系統(tǒng)中進程通信有 4 種形式：主從式，會話式，消息或郵箱機制，共享存儲區(qū)方式。
主從式典型例子：終端控制進程和終端進程。
會話式典型例子：用戶進程與磁盤管理進程之間的通信。
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參考書籍：計算機操作系統(tǒng)教程（第 3 版）清華大學(xué)出版社張堯?qū)W 史美林 張高
在java編程中就經(jīng)常用到進程和線程的概念。
1、線程：程序中單獨順序的控制流
線程本身依靠進程運行，不能獨立存在，線程是進程中的順序控制流，只能使用系統(tǒng)分配給進程的資源和環(huán)境，線程沒有獨立的地址空間。
2、進程：執(zhí)行中的程序
系統(tǒng)會為每個進程創(chuàng)建一個PID,一個進程可以包含一個或多個線程，一個進程至少包含一個線程，每個線程也會有自己的ID，但是這只是在它所屬的進程之內(nèi)，不屬于系統(tǒng)ID。
3、單線程：程序中只存在一個線程，實際上函數(shù)運行的主方法就是一個主線程
4、多線程：就是在一個進程中運行多個任務(wù)，多線程的目的是為了更好地使用CPU資源。
前臺和后臺
我們這里也要注意前臺和后臺的區(qū)別，前臺一般就是我們能夠看到的正在執(zhí)行的程序，一般系統(tǒng)的很多服務(wù)都是以后臺的形式存在，也就是我們看不到它們在執(zhí)行，但是它們一般都會常駐在系統(tǒng)中，直到關(guān)機才會液猜結(jié)束。
linux中查看進程的ps和top
ps指令主要是用來查看目前系統(tǒng)中，有哪些進程正在執(zhí)行，以及他們執(zhí)行的狀況。
ps -a 顯示當(dāng)前終端的所有進程信息
ps -u 以用戶的格式顯示進程信息
ps -x 顯示后臺進程運行的參數(shù)123
可以根據(jù)進程的PID來終止進程
kill 進程PIDkill -9 進程PID //強制終止進程12
此外可以使用killall命令以名字的方式來殺死進程
進程動態(tài)監(jiān)控top
1、監(jiān)視特定用戶
先執(zhí)行top命令，再輸入u,之后再輸入需要監(jiān)視的用戶，然后回車即可，你將會看到顯示的進程都是你所指定的用戶正在運行的程序
2、殺死特定進程
先執(zhí)行top命令，再輸入k,再輸入你要殺死的進程ID，然后回車即可。
3、指定動態(tài)刷新時間
top -d//指定系統(tǒng)更新進程的時間為10秒1
PS：我們從top顯示的內(nèi)容可以獲取一些有用的信息，其中zombie代表的是僵尸進程，即計算機無法回收內(nèi)存的進程，Load average顯示的是當(dāng)前計算機負載情況，當(dāng)這些值很高的時候說明計算機CPU占用率很高，需要注意。還有顯示了計算機存儲空間的使用情況。其中PID=1的進程是系統(tǒng)初始運行的總進程，很多進程都是由它開啟的，這是一個特別重要的進程。
監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息
顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計信息的命令netstat，此命令用來顯示整個系統(tǒng)目前的網(wǎng)絡(luò)情況，例如目前的鏈接，數(shù)據(jù)包傳遞數(shù)據(jù)或是路由表內(nèi)容。
netstat -an //按一定順序排列netstat -anp //加上p就會顯示進程號和相關(guān)程序12
顯示數(shù)據(jù)包經(jīng)歷歷程命令
traceroute 域名或者IP1
特別要注意在windows下面該命令是tracert
route命令用于顯示和操作IP路由表
在windows中的進程、線程和在linux中的進程、線程有什么區(qū)別？
對于windows來說，進程和線程的概念都是有著明確定義的，進程的概念對應(yīng)于一個程序的運行實例(instance)，而線程則是程序代碼執(zhí)行的最小單元。CreateThread()用于建立一個新的線程，傳遞線程函數(shù)的入口地址和調(diào)用參數(shù)給新建的線程，然后新線程就開始執(zhí)行了。
windows下，一個典型的線程擁有自己的堆棧、寄存器（包括程序計數(shù)器PC，用于指向下一條應(yīng)該執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的位置），而代碼段、數(shù)據(jù)段、打開文件這些進程級資源是同一進程內(nèi)多個線程所共享的。因此同一進程的不同線程可以很方便的通過全局變量（數(shù)據(jù)段）進行通信，大家都可以對數(shù)據(jù)段進行讀寫，這很方便，也被在安全性方面詬病，因為它猜基鍵要求程序員時刻意識到這些數(shù)據(jù)不是線程獨立的。
對于linux來說，則沒有很明確的進程、線程概念。首先linux只有進程而沒有線程，然而它的進程又可以表現(xiàn)得像windows下的線程。linux利用fork()和exec函數(shù)族來操作多進程。fork()函數(shù)可以在進程執(zhí)行的任何階段被調(diào)用，一旦調(diào)用，當(dāng)前進程就被分叉成穗巧兩個進程——父進程和子進程，兩者擁有相同的代碼段和暫時相同的數(shù)據(jù)段（雖然暫時相同，但從分叉開的時刻就是邏輯上的兩個數(shù)據(jù)段了，之所以說是邏輯上的，是因為這里是“寫時復(fù)制”機制，也就是，除非萬不得已有一個進程對數(shù)據(jù)段進行了寫操作，否則系統(tǒng)不去復(fù)制數(shù)據(jù)段，這樣達到了負擔(dān)最小），兩者的區(qū)別在于fork()函數(shù)返回值，對于子進程來說返回為0，對于父進程來說返回的是子進程id，因此可以通過if(fork()==0)…else…來讓父子進程執(zhí)行不同的代碼段，從而實現(xiàn)“分叉”。
而linux下的進程不能像windows下線程那樣方便地通信，因為他們沒有共享數(shù)據(jù)段、地址空間等。它們之間的通信是通過所謂IPC(InterProcess Communication)來進行的。具體有管道（無名管道用于父子鋒攔進程間通信，命名管道可以用于任意兩個進程間的通信）、共享內(nèi)存（一個進程向系統(tǒng)申請一塊可以被共享的內(nèi)存，其它進程通過標(biāo)識符取得這塊內(nèi)存，并將其連接到自己的地址空間中，效果上類似于windows下的多線程間的共享數(shù)據(jù)段），信號量，套接字。
1、windows里的進程/線程是繼承自O(shè)S/2的。在windows里，”進程”是指一個程序，而”線程”是一個”進程”里的一個執(zhí)行”線索”。從核心上講，windows的多進程與Linux并無多大的區(qū)別，在windows里的線程才相當(dāng)于Linux的進程，是一個實際正在執(zhí)行的代碼。但是，windows里同一個進程里各個線程之間是共享數(shù)據(jù)段的。這才是與Linux的進程更大的不同。
2、在windows下，使用CreateThread函數(shù)創(chuàng)建線程，與Linux下創(chuàng)建進程同，windows線程不是從創(chuàng)建處開始運行的，而是由CreateThread指定一個函數(shù)，線程就從那個函數(shù)處開始運行。此程序同前面的UNIX程序一樣，由兩個線程各打印1000條信息。threadID是子線程的線程號，另外，全局變量g是子線程與父線程共享的，這就是與Linux更大的不同之處。大家可以看出，windows的進程/線程要比Linux復(fù)雜，在Linux要實現(xiàn)類似
windows的線程并指搜不難，只要fork以后，讓子進程調(diào)用ThreadProc函數(shù)，并且為全局變量開設(shè)共享數(shù)據(jù)區(qū)就行唯森歷了，但在windows下就無法實現(xiàn)春銷類似fork的功能了。所以現(xiàn)在windows下的C語言編譯器所提供的庫函數(shù)雖然已經(jīng)能兼容大多數(shù)Linux/UNIX的庫函數(shù)，但卻仍無法實現(xiàn)fork。
3、對于多任務(wù)系統(tǒng)，共享數(shù)據(jù)區(qū)是必要的，但也是一個容易引起混亂的問題，windows下，一個程序員很容易忘記線程之間的數(shù)據(jù)是共享的這一情況，一個線程修改過一個變量后，另一個線程卻又修改了它，結(jié)果引起程序出問題。但在Linux下，由于變量本來并不共享，而由程序員來顯式地指定要共享的數(shù)據(jù)，使程序變得更清晰與安全。
liunx 中只有進程沒有線程。
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