线程和进程的关系和区别

进程

概念

特点

生命周期

进程的通信

应用场景

线程

概念

特点

类型

状态

调度

应用场景

线程和进程的关系与区别

关系

区别

总结

僵尸进程

产生原因

解决方法

进程

概念

第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括

文本区域（text region）----存储处理器执行的代码
数据区域（data region）----存储程序执行期间的一些数据变量
堆栈（stack region）----存储动态分配的内存和本地变量及指令

第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有在运行时处理器才会赋予它生命，才能成为一个活动的实体，我们称其为“进程”。

每一个进程都会有一个独一无二的编号，被称为进程标识码，简称PID（Process identifier），它是一个取值为1-32768。但是init是一个特殊的进程。所谓的init进程，是一个内核启动的用户级进程，也是系统上运行的所有其他进程的父进程，它会观察子进程，并在需要的时候启动，停止，重新启动它们，init进程主要完成系统各项的配置。

linux系统中，init从根文件夹系统目录里的/etc/inittab文件里获取信息。是所有进程的发起者和控制者，内核启动后，便由init进程来进行各项配置。

特点

独立性：每个进程都有独立的地址空间和资源，互相之间不会直接影响。
资源拥有者：进程拥有操作系统分配的资源，包括内存、文件句柄、信号等。
动态性：进程的状态会随着执行过程的变化而变化，进程可以创建、终止、等待等。

生命周期

进程通常经历以下几种状态：

新建（New）：进程被创建，尚未开始执行。
就绪（Ready）：进程已准备好，可以被调度执行，但由于 CPU 资源的限制，暂时不能执行。
运行（Running）：进程正在 CPU 上执行。
阻塞（Blocked）：进程因某种原因（如等待 I/O 操作）而不能继续执行。
终止（Terminated）：进程完成执行或被强制终止，其资源被回收。

其中，

就绪（Ready）状态：当进程分配到除CPU以外的必要资源后，只要再获得CPU，便可以立即执行，进程这时的状态为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。

阻塞(Blocked)状态：正在执行的进程由于发生某事件或接受某消息无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，也即进程的执行收到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态，有时也称为等待状态和封锁状态。通常使进程处于阻塞的原因有：请求I/O，申请缓冲空间。也会产生一个相应的阻塞队列。

运行（Running）状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态，在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。

其关系如下图所示：

进程的通信

进程间的通信通常称为进程间通信（IPC），常见的方式包括：

管道（Pipes）：允许一个进程将输出传递给另一个进程。
消息队列（Message Queues）：允许进程发送和接收消息。
共享内存（Shared Memory）：允许多个进程访问同一块内存区域。
信号（Signals）：用于通知进程某些事件的发生。

应用场景

服务器应用：使用多进程来处理多个并发客户端请求，例如 Web 服务器。
桌面应用：一些应用程序会创建多个进程来提高性能和安全性，例如浏览器。
计算密集型任务：在科学计算和数据处理等领域，通过多个进程并行处理任务以提高效率。

线程

概念

线程是进程中的执行运算的最小单位，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，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（程序计数器，一组寄存器和栈），但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

特点

轻量级：相对于进程，线程创建和管理的开销较小，因为它们共享进程的资源。
共享资源：同一进程中的所有线程可以访问相同的内存空间，这使得线程间的通信更加高效。
独立性：虽然线程共享资源，但每个线程有自己的栈空间和程序计数器，独立执行。

类型

用户级线程（User-Level Threads）：在用户空间管理的线程，操作系统并不直接感知这些线程的存在，所有调度和管理都在用户级完成。
内核级线程（Kernel-Level Threads）：由操作系统内核管理的线程，操作系统知道这些线程的存在，并为它们提供调度和管理支持。

状态

线程的状态通常包括以下几种：

新建（New）：线程被创建，但尚未开始执行。
就绪（Ready）：线程准备好，可以被调度执行。
运行（Running）：线程正在执行。
阻塞（Blocked）：线程在等待某种条件（如 I/O 操作完成）时暂时停止执行。
终止（Terminated）：线程执行完成，资源被释放。

调度

操作系统使用调度算法来决定哪个进程在何时获得 CPU 的使用权。常见的调度算法包括：

先来先服务（FCFS）：按照进程到达的顺序进行调度。
短作业优先（SJF）：优先调度需要时间最短的进程。
轮转调度（Round Robin）：为每个进程分配固定的时间片，轮流调度。

应用场景

服务器：在网络服务器中，使用多线程可以同时处理多个客户端请求，提高并发处理能力。
图形用户界面（GUI）：在 GUI 应用中，使用线程可以使界面保持响应，同时处理后台任务。
计算密集型任务：利用多线程可以分担任务，提高计算效率。

线程和进程的关系与区别

线程和进程的关系与区别如下：

关系

包含关系：进程是资源分配的基本单位，每个进程可以包含多个线程。也就是说，线程是进程中的执行单元。
生命周期：线程的生命周期依赖于它所处的进程。当一个进程结束时，所有属于该进程的线程都会被终止。
资源共享：同一个进程内的多个线程可以共享该进程的资源（如内存、文件描述符等），而不同进程之间的资源是隔离的。

区别

线程和进程的区别如下，

总结

关系：线程是进程的组成部分，多个线程可以在同一进程内并发执行。
区别：进程是资源分配的单位，具有独立的地址空间和资源，而线程是执行的单位，线程之间可以共享资源。

总结来说，线程更轻量，适合并发操作，而进程提供了更高的隔离性和安全性。选择使用进程还是线程取决于具体的应用场景和需求。

僵尸进程

僵尸进程（Zombie Process）是指已经完成执行但仍然存在于操作系统进程表中的进程。这种进程会保留一些信息（如进程ID和退出状态），以便父进程读取这些信息。僵尸进程不再占用系统资源（如内存），但仍然占用一个进程表项。

产生原因

父进程未回收子进程的状态：当一个子进程执行完毕后，它的状态（如退出状态和资源使用情况）会被保留在操作系统中，以便父进程通过 wait()/waitpid() 系统调用获取这些信息。如果父进程没有调用这些系统调用，子进程就会变成僵尸进程。
父进程提前终止：如果父进程在子进程结束之前就退出，子进程会被操作系统的 init 进程（通常是进程ID为1的进程）收养，并且它的状态仍会保留，因此在某些情况下也可能会形成僵尸进程。
错误的进程管理：如果程序没有正确处理子进程的退出状态，例如忽略了 SIGCHLD 信号的处理，子进程也可能会成为僵尸进程。