进程和线程的由来和区别

进程是什么？
    程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的程序就称之为进程。程序和进程的区别就在于：程序是一系列机器指令的集合，是静态的；进程是程序的一次执行活动，属于动态概念。
    在多任务编程中，我们允许多个程序同时加载到内存中，在操作系统的调度下，可以实现并发地执行，注意这里并发和并行的区别，并发实质上是宏观上同时执行，微观上串行执行，而并行就是多个cpu同时执行多个互不相干的任务，是真正的同时执行。进程的出现让每个用户感觉到自己独享CPU，因此，进程就是为了在CPU上实现多任务编程而提出的。

线程是什么？
    在计算机中正在执行的程序中，独立运行的程序"片段"就叫做线程，也可以理解为进程中顺序执行时的单一“控制流”，也可以理解为轻量级的进程。
思考：有了进程为什么还要线程？
    进程可以实现多任务编程，让我们感觉我们每个人都拥有自己的CPU和其他资源，可以提高计算机的利用率。那么进程既然有这么多的优点，为什么还要线程呢？主要原因如下：
    线程的优点：
    因为要并发，计算机的大牛们提出了进程，为了从微观上更加的并发，进而又发明了线程。因此，进程和线程的并发层次不同：进程属于在处理器这一层上提供的抽象；线程则属于在进程这个层次上再提供了一层并发的抽象。当然我们会发现，计算机的流水线也通用是并发，只不过这个并发是真正在单cpu上实现了多条指令同时处理，只不过把每条指令的整个执行过程分开做罢了，而且流水线的并发是指令层次的并发，是最微观的并发，由此可见，在计算机的世界里，并发无处不在。
     总结进程、线程和流水线并发的特点：
     进  程：cpu层次上并发的抽象
     线  程：进程层次上的并发抽象
     流水线：指令层次上并发的抽象

    进程的切换：
    我们知道，cpu提供了对多进程的调度运行机制，即每一个时刻只有一个进程在运行(针对单cpu而言)，当这个进程的时间片耗费完了之后，cpu就会从等待执行的队列当中根据决策算法选择出另外一个进程执行，依次类推……，这也就是所谓的进程之间的切换，那这里就存在一个问题，当cpu从A进程切换到B进程去执行，执行完后如何才能切换回来？切换回来能不能继续执行？这就涉及到进程切换的时候关于保护现场对的问题，如果不保护现场，是不能返回继续执行的，进程上下文保存的具体如下：
(1)可执行程序、堆、栈(坚决澄清堆就是堆，栈就是栈)以及静态与动态分配的内存指针
(2)cpu寄存器组中包含执行下一条指令的指针信息
(3)描述进程状态的一些信息，比如进程是被挂起还是被阻塞，以及进程的优先级等
(4)进程中打开的文件描述符和读写指针
(5)当前进程的内存信息以及规划信息
    总结：进程状态的具体体现是由CPU的寄存器：比如程序计数器(PC)，栈指针(SP)，通用寄存器的值以及MMU(Memory Management Uinit)页表信息，然后还有内存中的内容，磁盘文件，以及其他外设。这些信息从宏观上就分为：CPU内部寄存器信息和内存中的相关数据信息两大部分，由于ARM是单总线结构，所以可以把外设也归结到内存中去，这些信息已经全面的描述了一个进程的所有信息。我们所说的现场保护，保护的其实就是这些东西，具体实现过程是：当进程切换时，先保存所有的cpu寄存器到切换出cpu的进程的进程结构中，同时把内存中的相关数据进行压栈操作；然后，用切换进cpu的进程的进程结构体中保存的cpu寄存器的值和内存中压栈的数据恢复cpu的状态。

线程的切换 ： 
线程作为并发的一种机制，同样存在线程上下文，相比进程的上下文切换，线程的切换具有以下特点：
(1)线程不需要地址空间，线程包含在进程的地址空间中。
(2)线程的上下文只包含一个堆栈、一个寄存器组(pc、sp)和一个优先权。
(3)线程的代码是和他的进程共享的，进程拥有的所有资源线程都可以拥有，因此与资源相关的所有信息不实线程上下文部分，还有比如规划信息、计数信息都是由进程所定义，无需包含在线程的上下文中。
    总结：线程上下文切换原理与进程上下文切换原理类似，只是线程是在同一地址空间中，不需要MMU的切换，只需要切换必要的CPU寄存器，因此，线程切换时需要保存的线程上下文信息相对较少，所以线程切换要比进程切换快的多。

    由于线程是进程层次的并发，因此线程提高了进程的并发度，除此之外，线程还有个好处，就是可以有效地利用多处理器和多核计算机。现在的处理器有个趋势就是朝着多核方向发展，在没有线程之前，多核并不能让一个进程的执行速度提高，原因很简单：一个单独的进程始终只能在CPU层次上运行，且不能再进行"细分"，比如我们假设一个进程的总共任务是1，那么如果CPU每次能执行整个任务的十分之一，那么这个进程由cpu切换10次时才可以把所有的任务完成，这样并不能充分利用多核，因为进程从cpu层次的，而多核指的是一个cpu中的多个核。但如果把一个进程分解为若干个线程，则可以让不同的线程运行在不同的核上，这样就可以提高进程的执行速度。
    例如：我们经常使用kugou音乐播放器播放音乐，在播放音乐的同时下载音乐，这实际上就打开了多个线程。这些线程中有专门负责显示界面的线程，有专门负责音乐播放的线程，有专门负责从网络下载歌曲的线程等等。这些线程一起运行，让我们感觉到播放音乐和下载音乐在同时进行，如果是多核的cpu，那么这几个线程可能同时在不同的核上运行，如果是单核cpu，那么这些线程同样是“轮流”执行，即：宏观上同时，微观不同时，因此线程的出现，充分的利用了cpu的多核，提高了程序的执行效率。这样带来的好处就是：用户感觉多个线程是同时运行的，并没有先后之分，实质上是"欺骗了用户"，但是这种“欺骗”并没有任何坏处，与之而来的是程序运行效率的大幅度提高和良好的用户体验。
      以上分别详细说明和总结了进程和线程的各自特点，接下来说一下，进程和线程之间的联系与区别：
      进程是资源分配的最小单位，线程是cpu调度运行的最小单位
      一、进程和线程的关系
           (1)一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程。            
           (2)资源分配给进程，同一进程中的所有线程共享该进程的所有资源。
           (3)处理剂分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。
           (4)线程在执行过程中，需要协作同步，不同进程的线程之间要利用消息通信的办法实现同步。
      二、进程和线程的区别    
           (1)调度：线程作为调度和分配的最小单位，进程作为拥有资源的基本单位
           (2)并发性：进程之间可以并发，同一个进程的多个线程之间也可以并发执行
           (3)拥有资源：进程是拥有资源的几个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源
           (4)系统开销：在创建或者撤销进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或者撤销线程时的开销。
           (5)安全性：进程拥有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间并没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。