Operating System-Thread(1)What and Why Thread &&进程和线程的对比

开始线程（Thread）之旅，作为程序员，打交道更多的是线程，各种多线程程序，并行编程都是以线程为基础进行的。本文主要内容：

1. What and Why Thread
2. 进程和线程的对比

一、What and Why Thread

1.1 What

线程是进程内部的执行单元，进程作为运行程序的实例用于把资源整个在一起，线程属于进程，线程作为在CPU上执行的实体而存在，CPU上运行的是线程，之前的文章说一个CPU在同一时间只能运行一个进程，这是个比较general的说法，准确的说法应该是一个CPU在同一时间只能运行一个进程的一个线程。

每一个进程拥有自己的独立地址空间，但是一个进程内的所有线程都共享所属进程的地址空间（当然包含数据）。

1.2 Why

先引入一个例子，一个Word进程，拥有三个线程（实际好像有30几个）。其中一个负责接受键盘的输入，一个负责自动保存，一个负责调整格式（比如删除一大段文字后Word的格式要马上调整过来）。

这个三个线程因为属于同一个Word进程，共享所有资源，即同一个Word文档，因为CPU真正运行的是线程，这三个线程可以实现并行，对于用户来说，对于Word操作的这三个操作好像也是同时进行的。从系统使用者的角度来说，针对同一个资源（进程）的操作也变成了并行（在单核状态下实际是伪并行，假象）。

因为有多个线程存在，在Word处理的时候，虽然系统一直在自动调整格式，在自动保存，但是用户的输入却从来感觉不到delay。

1. 多核情况下，多个线程各自有CPU，绝对不会Delay
2. 单核或者核数小羽线程数时，CPU会不停调度，给各个线程间隔分配资源，用户也不会感觉到明显的delay。

上面的这个例子是无法用进程实现的，假设将上面的三个线程换成三个进程，每个进程只有一个线程去做相应的事情，会出现什么情况呢？

1. 三个进程会是三个Word文档
2. 第一进程的线程执行Auto-Save，无法体现到用户真正编辑的文档上
3. 第二个进程的线程执行Format也无法体现在当前用户编辑的文档上，

上面Word的例子也可以用在Excel中，比如Excel中的有些表格的值是用户输入的，另外一些表格的值是通过输入自动计算的，这里有两个线程即可，一个用于接受处理用户的输入，另外一个用于自动计算。

线程相比进程更加的轻量级，创建和销毁的开销会比进程小很多。在很多系统中创建一个线程要比创建一个进程快10-100倍。

二、线程和进程对比

先上一张图。T1、T2是隶属于进程Process1的线程；T3、T4是隶属于进程Process2的线程。

进程是在更加高一层的抽象，代表运行的程序，从用户的角度来说是一个看得见的应用，比如一个Word，一个Excel，一个等待输入的光标。进程在整个系统层面共享磁盘，文件，内存等等各种系统资源，进程之间的并行是用户最能感知的并行，用户会说我的电脑同时运行着两个Word，还要一个Excel。

最终的执行还是会落地到线程，线程隶属进程，是真正的执行单元，一个进程内部的线程共享当前进程地址空间和资源，当然每一个线程还是会有个性化的数据（会专门写文章介绍）。用户感知到的两个进程的并行（比如两个Word文档同时运行）其实最终还是两个Word文档内部线程之间的并行。