一抡砂、知乎 線程和進(jìn)程的區(qū)別是什么大咱？
首先來一句概括的總論：進(jìn)程和線程都是一個(gè)時(shí)間段的描述，是CPU工作時(shí)間段的描述注益。
下面細(xì)說背景：CPU+RAM+各種資源（比如顯卡碴巾，光驅(qū)，鍵盤聊浅，GPS, 等等外設(shè)）構(gòu)成我們的電腦餐抢，但是電腦的運(yùn)行现使，實(shí)際就是CPU和相關(guān)寄存器以及RAM之間的事情。
一個(gè)最最基礎(chǔ)的事實(shí)：CPU太快旷痕，太快碳锈，太快了，寄存器僅僅能夠追的上他的腳步欺抗，RAM和別的掛在各總線上的設(shè)備完全是望其項(xiàng)背售碳。那當(dāng)多個(gè)任務(wù)要執(zhí)行的時(shí)候怎么辦呢？輪流著來?或者誰優(yōu)先級高誰來绞呈？不管怎么樣的策略贸人，一句話就是在CPU看來就是輪流著來。
一個(gè)必須知道的事實(shí)：執(zhí)行一段程序代碼佃声，實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能的過程介紹 艺智，當(dāng)?shù)玫紺PU的時(shí)候，相關(guān)的資源必須也已經(jīng)就位圾亏，就是顯卡啊十拣，GPS啊什么的必須就位，然后CPU開始執(zhí)行志鹃。這里除了CPU以外所有的就構(gòu)成了這個(gè)程序的執(zhí)行環(huán)境夭问，也就是我們所定義的程序上下文。
當(dāng)這個(gè)程序執(zhí)行完了曹铃，或者分配給他的CPU執(zhí)行時(shí)間用完了缰趋，那它就要被切換出去，等待下一次CPU的臨幸陕见。在被切換出去的最后一步工作就是保存程序上下文秘血，因?yàn)檫@個(gè)是下次他被CPU臨幸的運(yùn)行環(huán)境，必須保存淳玩。
串聯(lián)起來的事實(shí)：前面講過在CPU看來所有的任務(wù)都是一個(gè)一個(gè)的輪流執(zhí)行的直撤，具體的輪流方法就是：先加載程序A的上下文，然后開始執(zhí)行A蜕着，保存程序A的上下文谋竖，調(diào)入下一個(gè)要執(zhí)行的程序B的程序上下文，然后開始執(zhí)行B,保存程序B的上下文承匣。蓖乘。。韧骗。
========= 重要的東西出現(xiàn)了========
進(jìn)程和線程就是這樣的背景出來的嘉抒，兩個(gè)名詞不過是對應(yīng)的CPU時(shí)間段的描述，名詞就是這樣的功能袍暴。
進(jìn)程就是包換上下文切換的程序執(zhí)行時(shí)間總和 = CPU加載上下文+CPU執(zhí)行+CPU保存上下文
線程是什么呢些侍？進(jìn)程的顆粒度太大隶症，每次都要有上下的調(diào)入，保存岗宣，調(diào)出蚂会。如果我們把進(jìn)程比喻為一個(gè)運(yùn)行在電腦上的軟件，那么一個(gè)軟件的執(zhí)行不可能是一條邏輯執(zhí)行的耗式，必定有多個(gè)分支和多個(gè)程序段胁住，就好比要實(shí)現(xiàn)程序A，實(shí)際分成 a刊咳，b彪见，c等多個(gè)塊組合而成。那么這里具體的執(zhí)行就可能變成：程序A得到CPU =》CPU加載上下文娱挨，開始執(zhí)行程序A的a小段余指，然后執(zhí)行A的b小段，然后再執(zhí)行A的c小段让蕾，最后CPU保存A的上下文浪规。這里a，b探孝，c的執(zhí)行是共享了A的上下文，CPU在執(zhí)行的時(shí)候沒有進(jìn)行上下文切換的誉裆。這里的a顿颅，b，c就是線程足丢，也就是說線程是共享了進(jìn)程的上下文環(huán)境粱腻，的更為細(xì)小的CPU時(shí)間段。
到此全文結(jié)束斩跌，再一個(gè)總結(jié)：進(jìn)程和線程都是一個(gè)時(shí)間段的描述绍些，是CPU工作時(shí)間段的描述，不過是顆粒大小不同耀鸦。
二柬批、阮一峰 進(jìn)程與線程的一個(gè)簡單解釋
進(jìn)程就好比工廠的車間，它代表CPU所能處理的單個(gè)任務(wù)袖订。任一時(shí)刻氮帐，CPU總是運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，其他進(jìn)程處于非運(yùn)行狀態(tài)洛姑。
一個(gè)車間里上沐，可以有很多工人。他們協(xié)同完成一個(gè)任務(wù)楞艾。線程就好比車間里的工人参咙。一個(gè)進(jìn)程可以包括多個(gè)線程龄广。車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個(gè)工人都可以進(jìn)出的蕴侧。這象征一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間是共享的蜀细，每個(gè)線程都可以使用這些共享內(nèi)存。
可是戈盈，每間房間的大小不同奠衔，有些房間最多只能容納一個(gè)人，比如廁所塘娶。里面有人的時(shí)候归斤，其他人就不能進(jìn)去了。這代表一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)刁岸，其他線程必須等它結(jié)束脏里，才能使用這一塊內(nèi)存。一個(gè)防止他人進(jìn)入的簡單方法虹曙，就是門口加一把鎖迫横。先到的人鎖上門，后到的人看到上鎖酝碳，就在門口排隊(duì)矾踱，等鎖打開再進(jìn)去。這就叫"互斥鎖"（Mutual exclusion疏哗，縮寫 Mutex）呛讲，防止多個(gè)線程同時(shí)讀寫某一塊內(nèi)存區(qū)域。
還有些房間返奉，可以同時(shí)容納n個(gè)人贝搁，比如廚房。也就是說芽偏，如果人數(shù)大于n雷逆，多出來的人只能在外面等著。這好比某些內(nèi)存區(qū)域污尉，只能供給固定數(shù)目的線程使用膀哲。這時(shí)的解決方法，就是在門口掛n把鑰匙十厢。進(jìn)去的人就取一把鑰匙等太，出來時(shí)再把鑰匙掛回原處。后到的人發(fā)現(xiàn)鑰匙架空了蛮放，就知道必須在門口排隊(duì)等著了缩抡。這種做法叫做"信號量"（Semaphore），用來保證多個(gè)線程不會(huì)互相沖突。
不難看出瞻想，mutex是semaphore的一種特殊情況（n=1時(shí)）压真。也就是說，完全可以用后者替代前者蘑险。但是滴肿，因?yàn)閙utex較為簡單，且效率高佃迄，所以在必須保證資源獨(dú)占的情況下泼差，還是采用這種設(shè)計(jì)。
關(guān)于鎖呵俏，可以參考面試必備之樂觀鎖與悲觀鎖堆缘。
(1)悲觀鎖
總是假設(shè)最壞的情況，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改普碎，所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖吼肥，這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)阻塞直到它拿到鎖（共享資源每次只給一個(gè)線程使用，其它線程阻塞麻车，用完后再把資源轉(zhuǎn)讓給其它線程）缀皱。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制，比如行鎖动猬，表鎖等啤斗，讀鎖，寫鎖等枣察，都是在做操作之前先上鎖争占。Java中synchronized和ReentrantLock等獨(dú)占鎖就是悲觀鎖思想的實(shí)現(xiàn)。
(2)樂觀鎖
總是假設(shè)最好的情況序目，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改，所以不會(huì)上鎖伯襟，但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù)猿涨，可以使用版本號機(jī)制和CAS算法實(shí)現(xiàn)。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型姆怪，這樣可以提高吞吐量叛赚，像數(shù)據(jù)庫提供的類似于write_condition機(jī)制，其實(shí)都是提供的樂觀鎖稽揭。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的俺附。
(3)兩種鎖的使用場景
從上面對兩種鎖的介紹，我們知道兩種鎖各有優(yōu)缺點(diǎn)溪掀，不可認(rèn)為一種好于另一種事镣，像樂觀鎖適用于寫比較少的情況下（多讀場景），即沖突真的很少發(fā)生的時(shí)候揪胃，這樣可以省去了鎖的開銷璃哟，加大了系統(tǒng)的整個(gè)吞吐量氛琢。但如果是多寫的情況，一般會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生沖突随闪，這就會(huì)導(dǎo)致上層應(yīng)用會(huì)不斷的進(jìn)行retry阳似，這樣反倒是降低了性能，所以一般多寫的場景下用悲觀鎖就比較合適铐伴。
三撮奏、單核多線程
參考對于單核cpu而言，開多線程的目的難倒只能是為了防止阻塞么当宴？
以下是一些單核cpu多線程的疑問畜吊，求解答（都指單核）。
1.如果一個(gè)進(jìn)程有n個(gè)任務(wù)要處理即供，因?yàn)榻K究是在一個(gè)cpu上跑定拟，所以這n個(gè)任務(wù)在一個(gè)線程還是多個(gè)線程上跑，執(zhí)行的總時(shí)間是一樣的（多線程逗嫡，線程切換可能更浪費(fèi)時(shí)間）青自？
2.是否進(jìn)程開多線程就能搶到更多的cpu時(shí)間，python這種帶GIL的估計(jì)是沒戲了驱证，那么java呢延窜？
3.自己搶到更多cpu，機(jī)器上的其它程序不就cpu時(shí)間少了么抹锄？是因?yàn)閏pu大部分時(shí)間都是空閑的逆瑞，不怕?lián)尨壳鳎窟€是因?yàn)樵谧鰬?yīng)用層開發(fā)的時(shí)候流椒，是不用考慮其它程序能不能搶到cpu時(shí)間的凉倚。
4.一個(gè)進(jìn)程所有線程能搶到的時(shí)間片總和是有最大值嗎卦睹？一個(gè)線程一次能拿到多長的cpu時(shí)間疗我？
綜上袖迎，我的最大疑問就是：對于單核cpu而言鸽心，開多線程難倒只能防止阻塞么聊闯？
（以下回答均針對單核CPU）
問題1概括下來就是很多人喜歡爭論的多線程究竟能不能提高性能布疼？首先摊趾，回答是“能或者不能”。至于“不能”你已經(jīng)理解了游两，那么我來說說為什么多線程“能”提高性能砾层。要知道一個(gè)作業(yè)可不總是CPU密集型的，必然穿插著大量的IO調(diào)用在其中贱案。而IO的一個(gè)特性就是阻塞等待肛炮。這個(gè)阻塞等待的時(shí)間消耗往往是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線程切換所消耗的時(shí)間的，如果你要訪問10個(gè)url獲取接口內(nèi)容，假如一次http訪問平均阻塞時(shí)間大概是1s铸董，那么你是一個(gè)一個(gè)的線性訪問快還是10個(gè)線程訪問快祟印？相信不用算也知道多線程肯定更快。最后就可以得出結(jié)論粟害，多線程在CPU密集型的作業(yè)下的確不能提高性能甚至更浪費(fèi)時(shí)間蕴忆，但是在IO密集型的作業(yè)下則可以提升性能（或者更準(zhǔn)確點(diǎn)說叫平均響應(yīng)時(shí)間）。
問題2悲幅，進(jìn)程是最小作業(yè)單元套鹅，跟進(jìn)程內(nèi)開多少線程都無關(guān)，CPU對進(jìn)程的調(diào)度是統(tǒng)一的汰具。所以多線程無法促進(jìn)進(jìn)程被CPU青睞卓鹿。python的GIL也是只在CPU密集型的作業(yè)下顯現(xiàn)的，通常的業(yè)務(wù)充斥著大量的IO留荔，所以如果你不是做科學(xué)計(jì)算吟孙，那么放心大膽的使用多線程吧。
問題3聚蝶，4杰妓，雖說操作系統(tǒng)有自己的調(diào)度策略，比如爭搶碘勉，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)巷挥，但是用戶態(tài)進(jìn)程僅僅想通過自身應(yīng)用級的代碼實(shí)現(xiàn)如多線程等手段企圖加大自身的CPU調(diào)度權(quán)重是不行的，不過自身的線程是可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級設(shè)置的验靡。也就是說CPU給你整個(gè)進(jìn)程的資源是有限且無法更改的倍宾，但是這些資源如何分配你是可以參與的，比如設(shè)置線程的優(yōu)先級胜嗓，也只是參與不能主導(dǎo)CPU在某個(gè)線程的調(diào)度時(shí)間高职，這個(gè)是無法控制的。跟當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)壓力有關(guān)辞州。
綜上初厚，你的問題提到了“阻塞”，這是服務(wù)端編程永恒的經(jīng)典話題孙技。不管是多進(jìn)程，多線程排作，還是協(xié)程牵啦，大多都是致力于解決IO問題，說白了都是怎么樣把阻塞變成非阻塞的手段妄痪。
四哈雏、多核情況
在線程進(jìn)程是怎樣使用多核的中，作者做了一個(gè)測試：多核時(shí)，一個(gè)線程是始終由一個(gè)cpu核運(yùn)行還是每個(gè)cpu核都會(huì)運(yùn)行該線程呢裳瘪？測試結(jié)果是多核cpu情況下土浸，一個(gè)線程不是由某一個(gè)核一直執(zhí)行完成的。
在單核多線程與多核多線程中彭羹，單核多線程指的是單核CPU輪流執(zhí)行多個(gè)線程黄伊，通過給每個(gè)線程分配CPU時(shí)間片來實(shí)現(xiàn)，只是因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間片非常短（幾十毫秒）派殷，所以在用戶角度上感覺是多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行还最。
多核多線程，可以把多線程分配給不同的核心處理毡惜，其他的線程依舊等待拓轻，相當(dāng)于多個(gè)線程并行的在執(zhí)行，而單核多線程只能是并發(fā)经伙。
這里關(guān)于并發(fā)和并行的區(qū)別扶叉，可以參考并發(fā)編程基礎(chǔ)知識一 并發(fā)和并行
五、多線程有什么用帕膜？
這么解釋問題吧：
1枣氧。單進(jìn)程單線程：一個(gè)人在一個(gè)桌子上吃菜。
2泳叠。單進(jìn)程多線程：多個(gè)人在同一個(gè)桌子上一起吃菜作瞄。
3。多進(jìn)程單線程：多個(gè)人每個(gè)人在自己的桌子上吃菜危纫。
多線程的問題是多個(gè)人同時(shí)吃一道菜的時(shí)候容易發(fā)生爭搶宗挥，例如兩個(gè)人同時(shí)夾一個(gè)菜，一個(gè)人剛伸出筷子种蝶，結(jié)果伸到的時(shí)候已經(jīng)被夾走菜了契耿。。螃征。此時(shí)就必須等一個(gè)人夾一口之后搪桂，在還給另外一個(gè)人夾菜，也就是說資源共享就會(huì)發(fā)生沖突爭搶盯滚。
1踢械。對于 Windows 系統(tǒng)來說，【開桌子】的開銷很大魄藕，因此 Windows 鼓勵(lì)大家在一個(gè)桌子上吃菜内列。因此 Windows 多線程學(xué)習(xí)重點(diǎn)是要大量面對資源爭搶與同步方面的問題。
2背率。對于 Linux 系統(tǒng)來說话瞧，【開桌子】的開銷很小嫩与，因此 Linux 鼓勵(lì)大家盡量每個(gè)人都開自己的桌子吃菜。這帶來新的問題是：坐在兩張不同的桌子上交排，說話不方便划滋。因此，Linux 下的學(xué)習(xí)重點(diǎn)大家要學(xué)習(xí)進(jìn)程間通訊的方法埃篓。
關(guān)于開銷处坪，知乎原回答有更多展開。也可以參考多線程還是多進(jìn)程的選擇及區(qū)別
六都许、java多線程 synchronized節(jié)選一部分作簡介
- jvm的可見性：當(dāng)一個(gè)共享變量在多個(gè)線程工作內(nèi)存中都存在副本時(shí)稻薇，如果一個(gè)線程修改了這個(gè)共享變量，其他線程能夠看到這個(gè)修改后的值胶征，即可見性塞椎。
- jvm的有序性：假如有個(gè)共享變量x=10，線程a執(zhí)行x=x+1睛低，線程b執(zhí)行x=x-1案狠。
a的執(zhí)行順序：
1 從主存中讀取變量x副本到工作內(nèi)存
2 給x加1
3 將x加1后的值寫回主 存
b的執(zhí)行順序：
1 從主存中讀取變量x副本到工作內(nèi)存
2 給x減1
3 將x減1后的值寫回主存
實(shí)際上順序有可能是這樣的：
1：線程a從主存讀取x副本到工作內(nèi)存，工作內(nèi)存中x值為10
2：線程b從主存讀取x副本到工作內(nèi)存钱雷，工作內(nèi)存中x值為10
3：線程a將工作內(nèi)存中x加1骂铁，工作內(nèi)存中x值為11
4：線程a將x提交主存中，主存中x為11
5：線程b將工作內(nèi)存中x值減1罩抗，工作內(nèi)存中x值為9
6：線程b將x提交到中主存中拉庵，主存中x為9
synchronized關(guān)鍵字可以保障一個(gè)線程計(jì)算時(shí)，共享變量處于上鎖狀態(tài)：
1 獲得同步鎖
2 清空工作內(nèi)存
3 從主存拷貝變量副本到工作內(nèi)存
4 對這些變量計(jì)算
5 將變量從工作內(nèi)存寫回到主存
6 釋放鎖
volatile關(guān)鍵字套蒂，開銷比synchronized要小钞支，但是它只能保證可見性，無法保證有序性操刀。volatile會(huì)直接操作主存烁挟，沒有線程對工作內(nèi)存和主存同步。比較適合直接給共享變量賦值這種操作骨坑。
