程序、进程、线程之间的联系和区别

一、进程

进程是程序执行的实例，即运行中的程序，也是程序的副本；程序放置于磁盘中，而进程放置于内存中；进程的启动及调度均是由内核发起的。init是所有进程的子进程，儿子进程是由fork()进程生成。

1、概念

从用户的角度来说，进程就是程序的一次动态执行过程。
从操作系统角度：操作系统分配内存，CPU时间等系统资源的基本单位。

2、特点

（1）、每一个进程都有自己独立的虚拟地址空间和进程状态。
（2）、进程是分配资源 的最小单位（基本单位）

3、进程和程序的区别和联系

联系

1、程序=文件（静态的可执行文件）
2、进程=执行中的程序=程序+执行状态
3、同一个程序的多次执行对应为不同的进程（ls的多次执行对应多个不同进程）
4、进程执行需要的资源：内存（保存代码和数据）+cpu（执行指令）

区别

1、程序是静态的，进程是动态的
（1）、程序是有序代码的集合
（2）、进程是程序的执行，进程有内核状态、用户态。

2、进程相对于程序的生命周期是短暂的，程序是永久的

3、进程有PCB的数据结构
（1）、程序 ：数据段+代码段
（2）、进程 ：代码段+数据段+堆栈+PCB

4、一个进程只能对应一个程序，一个程序可以对应多个进程

二、线程

1、线程和进程的区别

LWP :轻量级的进程，本质仍然是进程（linux环境下）

进程：进程有独立的地址空间（0-4G），拥有PCB

线程：拥有自己的PCB，但是没有独立的地址空间（共享）

区别：在于是否共享地址空间

独居（进程） ； 合租 （线程）

linux下 ：
线程：最小的执行单位
进程：最小的分配资源单位，可以看成是只有一个线程的进程。

2、linux内核线程实现原理

进程和线程关系

1、轻量级进程也有PCB，创建线程使用的底层函数和进程是一样的，都是clone。

2、从内核里看进程和线程是一样的，都有各自不同的PCB，但是PCB中指向内存资源的三级页表是相同的。

三级映射：进程PCB --> 页目录(可看成数组，首地址位于PCB中) --> 页表 --> 物理页面 --> 内存单元

3、进程可以蜕变成线程。
4、线程可以看做寄存器和栈的集合。
5、在linux下，线程是最小的执行单位，进程是最小的分配资源单位。
6、察看LWP号：ps –Lf pid 查看指定线程的lwp号。

进程号：cpu分配时间轮片的依据
MMU帮忙把虚拟地址映射到物理地址上

3、线程优缺点

1、优点

1、提高程序的并发性
2、开销小
3、数据通信、共享数据方便

2、缺点

1、线程里面的函数都是库函数，不稳定。（进程里面绝大多数函数都是系统函数）
2、调试、编写困难、gdb不支持。
3、对信号支持不好。

4、进程和线程拓展知识

1、对于进程来说，相同的地址（同一个虚拟地址）在不同的进程中，反复使用而不冲突。虽然他们的虚拟地址是一样的，但是页目录、页表、物理页面各不相同。相同的虚拟地址，映射到不同的物理页面内存单元，最终访问不同的物理页面。

2、线程具有各自独立的PCB，当时共享同一个页目录，也就共享同一个页表和物理页面。所以两个PCB共享同一个地址空间。

3、实际上，无论是创建进程的fork，还是创建线程的pthread_create，底层实现都是调用同一个内核函数clone.

4、如果是复制对方的地址空间，那么就会产生一个“进程”；如果共享对方的地址空间，就会产生一个“线程”。

5、Linux内核是不区分进程和线程的。只是在用户层面上进程区分。所以，线程所有操作函数pthread_* 是库函数，而非系统调用。