一、進程

考慮一個場景：瀏覽器，網易云音樂以及notepad++ 三個軟件只能順序執行是怎樣一種場景呢？另外，假如有兩個程序A和B，程序A在執行到一半的過程中，需要讀取大量的數據輸入(I/O操作)，而此時CPU只能靜靜地等待任務A讀取完數據才能繼續執行，這樣就白白浪費了CPU資源。你是不是已經想到在程序A讀取數據的過程中，讓程序B去執行，當程序A讀取完數據之后，讓程序B暫停。聰明，這當然沒問題，但這里有一個關鍵詞：切換。

既然是切換，那么這就涉及到了狀態的保存，狀態的恢復，加上程序A與程序B所需要的系統資源(內存，硬盤，鍵盤等等)是不一樣的。自然而然的就需要有一個東西去記錄程序A和程序B分別需要什么資源，怎樣去識別程序A和程序B等等(比如讀書)。

進程定義：

進程就是一個程序在一個數據集上的一次動態執行過程。進程一般由程序、數據集、進程控制塊三部分組成。我們編寫的程序用來描述進程要完成哪些功能以及如何完成；數據集則是程序在執行過程中所需要使用的資源；進程控制塊用來記錄進程的外部特征，描述進程的執行變化過程，系統可以利用它來控制和管理進程，它是系統感知進程存在的唯一標志。

舉一例說明進程：

想象一位有一手好廚藝的計算機科學家正在為他的女兒烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食譜，廚房里有所需的原料:面粉、雞蛋、糖、香草汁等。在這個比喻中，做蛋糕的食譜就是程序(即用適當形式描述的算法)計算機科學家就是處理器(cpu)，而做蛋糕的各種原料就是輸入數據。進程就是廚師閱讀食譜、取來各種原料以及烘制蛋糕等一系列動作的總和。現在假設計算機科學家的兒子哭著跑了進來，說他的頭被一只蜜蜂蟄了。計算機科學家就記錄下他照著食譜做到哪兒了(保存進程的當前狀態)，然后拿出一本急救手冊，按照其中的指示處理蟄傷。這里，我們看到處理機從一個進程(做蛋糕)切換到另一個高優先級的進程(實施醫療救治)，每個進程擁有各自的程序(食譜和急救手冊)。當蜜蜂蟄傷處理完之后，這位計算機科學家又回來做蛋糕，從他離開時的那一步繼續做下去。

二、線程

線程的出現是為了降低上下文切換的消耗，提高系統的并發性，并突破一個進程只能干一樣事的缺陷，使到進程內并發成為可能。

假設，一個文本程序，需要接受鍵盤輸入，將內容顯示在屏幕上，還需要保存信息到硬盤中。若只有一個進程，勢必造成同一時間只能干一樣事的尷尬(當保存時，就不能通過鍵盤輸入內容)。若有多個進程，每個進程負責一個任務，進程A負責接收鍵盤輸入的任務，進程B負責將內容顯示在屏幕上的任務，進程C負責保存內容到硬盤中的任務。這里進程A，B，C間的協作涉及到了進程通信問題，而且有共同都需要擁有的東西——-文本內容，不停的切換造成性能上的損失。若有一種機制，可以使任務A，B，C共享資源，這樣上下文切換所需要保存和恢復的內容就少了，同時又可以減少通信所帶來的性能損耗，那就好了。是的，這種機制就是線程。

線程也叫輕量級進程，它是一個基本的CPU執行單元，也是程序執行過程中的最小單元，由線程ID、程序計數器、寄存器集合和堆棧共同組成。線程的引入減小了程序并發執行時的開銷，提高了操作系統的并發性能。線程沒有自己的系統資源。

三、進程和線程的關系

進程是計算機中的程序關于某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎。或者說進程是具有一定獨立功能的程序關于某個數據集合上的一次運行活動,進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

線程則是進程的一個實體,是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。

進程和線程的關系：

(1)一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。

(2)資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。

(3)CPU分給線程，即真正在CPU上運行的是線程。

四、并行和并發

并行處理(Parallel Processing)是計算機系統中能同時執行兩個或更多個處理的一種計算方法。并行處理可同時工作于同一程序的不同方面。并行處理的主要目的是節省大型和復雜問題的解決時間。并發處理(concurrency Processing)：指一個時間段中有幾個程序都處于已啟動運行到運行完畢之間，且這幾個程序都是在同一個處理機(CPU)上運行，但任一個時刻點上只有一個程序在處理機(CPU)上運行

并發的關鍵是你有處理多個任務的能力，不一定要同時。并行的關鍵是你有同時處理多個任務的能力。所以說，并行是并發的子集

五、同步和異步

計算機領域，同步就是指一個進程在執行某個請求的時候，若該請求需要一段時間才能返回信息，那么這個進程將會一直等待下去，直到收到返回信息才繼續執行下去；異步是指進程不需要一直等下去，而是繼續執行下面的操作，不管其他進程的狀態。當有消息返回時系統會通知進程進行處理，這樣可以提高執行的效率。舉個例子，打電話時就是同步通信，發短息時就是異步通信。

總結

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