从计算机操作系统中了解并发与并行、进程与线程
最近在看浏览器多进程，JS单线程、浏览器渲染机制等相关知识，（原文：掘金-从浏览器多进程到JS单线程，JS运行机制最全面的一次梳理）觉得还是有必要总结下并行与并发、进程与线程这些知识点。文章大部分来源于《计算机操作系统 第四版》，大学的课本，现在翻翻，太香了。看了网上那么多解释后，还是书上系统的内容更容易接受。
内容速览
进程和并发是现代操作系统中最重要的基本概念，也是操作系统运行的基础。
并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。（个人觉得强调的是有多个事件同时存在）
并行是指两个或多个事件在同一时刻发生。（个人觉得强调的是多个事件同时发生，当有多个处理机的时候能实现）
进程是cpu资源分配的最小单位（是能拥有资源和独立运行的最小单位）
线程是cpu调度的最小单位（线程是建立在进程的基础上的一次程序运行单位，一个进程中可以有多个线程）
并发与并行
并发是操作系统的一个基本特性，使得OS能有效地提高系统中的资源利用率，增加系统的吞吐量。
并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。（个人觉得强调的是有多个事件同时存在）
并行是指两个或多个事件在同一时刻发生。（个人觉得强调的是多个事件同时发生）
倘若在计算机系统中有多个处理机，那些可以并发执行的程序（即不存在前趋关系）便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序。这样，多个程序便可同时执行。（这里埋个点：程序与进程的关系作为进程的下文引入）
在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行。但是在单处理机系统中，每一时刻只能有一道程序执行,故微观上这些程序只能是分时地交替运行。（这里涉及到的单道批处理系统和多道批处理系统，建议去看看计算机操作系统的发展过程）
进程与线程
推荐博文：阮一峰 进程与线程的一个解释，一个超级形象的图示版，浅显易懂非常推荐。我想更深入了解，还是放了操作系统中进程的概念：
在20世纪60年代中期，人们在设计多道程序OS时，引入了进程的概念，从而解决了在单处理机环境下的程序并发执行问题。之后在长达20年的时间里，在多道程序OS中一直是以进程作为能拥有资源和独立调度（运行）的基本单位的。直到80年代中期，人们又提出了比进程更小的基本单位——线程，试图用它来提高程序并发执行的程度，以进一步改善系统的服务质量。
本质上来说，两个名词都是 CPU 工作时间片的一个描述。进程描述了 CPU 在运行指令及加载和保存上下文所需的时间，放在应用上来说就代表了一个程序。线程是进程中的更小单位，描述了执行一段指令所需的时间。
进程
在多道程序环境下，程序的执行属于并发执行，此时他们将失去其封闭性，并具有间断性，以及其运行结果不可再现性的特征。由此,决定了通常的程序是不能参与并发执行的，否则，程序的运行也就失去了意义。为了能使程序并发执行，并且可以对并发执行的程序加以描述和控制，人们引入了“进程”的概念。
为了使参与并发执行的每个进程（含数据）都能独立地运行，在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构，称为进程控制块（PCB）。系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。这样，由程序段、相关的数据段和PCB三部分便构成了进程实体（又称进程映像）。所谓创建和撤销进程，实质上是创建和撤销进程中的PCB。
所谓进程，它由一组机器指令、数据和堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。
1）典型定义：
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进程是程序的一次执行
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进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动
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进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
在引入进程实体的概念后，我们可以把传统OS中的进程定义为：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
2）进程的两个基本属性
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进程是一个可拥有资源的独立单位，一个进程要能独立运行，它必须有一定的资源，包括用于存放程序正文、数据的磁盘和内存地址空间，以及它在运行时所需要的I/O设备、已打开的文件、信号量等；
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进程是一个可独立调度和分派的基本单位，保证了其独立运行。每个进程在系统中有唯一的PCB，系统可根据其PCB感知进程的存在，也可根据其PCB中的信息，对进程进行调度，还可将断点信息保存在其PCB中。反之，再利用进程PCB中的信息来回复进程运行的现场。
正是由于进程有这两个基本属性，才能使进程成为一个独立运行的基本单位，从而也就构成了进程并发执行的基础。
3）为使程序能并发执行，系统必须进行一下的一系列操作：
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创建进程，系统在床架一个进程时，必须为它分配其所必须的、除处理机以外的所有资源，如内存空间、I/O设备，以及建立相应的PCB
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撤销进程，系统在撤销进程时，又必须先对其所占有的资源执行回收操作，然后再撤销PCB
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进程切换，对进程进行上下文切换时，需要保留当前进程的CPU环境，设置新选中进程的CPU环境，因而花费不少的处理机时间。
据此可知，由于进程是一个资源的拥有者，因而在创建、撤销和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销。这就限制了系统中所设置进程的数目，而进程切换也不宜过于频繁，从而限制了并发程度的进一步提高。那么，如何能使多个程序更好地并发执行，同时又能尽量减少系统的开销？那就需要设法将进程的上述两个属性分开，由OS分开处理，即并不把作为调度和分派的基本单位也同时作为拥有资源的单位，以做到“轻装上阵”；而对于拥有资源的基本单位，又不对之施以频繁的切换。于是，引入了线程
线程
1）调度的基本单位
在引入线程的OS中，已把线程作为调度和分配的基本单位，因而线程是能独立运行的基本单位（注意，脱离了进程的线程谈这句话就是耍流氓）。当线程切换时，仅需保存和设置少量寄存器内容，切换代价远低于进程。
牛客原题：线程是比进程更小的能独立运行的基本单位，这样的说法正确吗？ ✖（线程必须依附在进程里，由进程申请cpu才能运行）
2）并发性
一个进程中的多个甚至所有线程之间都可并发执行，使得OS具有更好的并发性。例如，在文字处理器中可以设置三个线程：1.显示文字和图形，2.从键盘读入数据，3.在后台进行拼写和语法检查。又如在网页浏览器中，可以设置一个线程来显示图像或文本，再设置一个线程用于从网络中接收数据。
此外，有的应用程序需要执行多个相似的任务，例如：一个网络服务器经常会接收到许多客户的请求，如果人采用传统的单线程的进程来执行该任务，则每次只能为一个客户服务。但如果在一个进程中可以设置多个线程，将其中一个专用于监听客户的请求，则每当有一个客户请求时，便立即创建一个线程来处理该客户的请求。
3）拥有资源
注意，线程系统中一个可拥有资源的基本单位。但并不拥有系统资源，而是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。比如，在每个线程中都应具有一个用于控制线程运行的线程控制块TCB、用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少量状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈。
线程除了拥有自己的少数资源外，还允许多个线程共享该进程锁拥有的资源。表现在：属于同一进程的所有线程都具有相同的地址空间，这意味着，线程可以访问该地址空间中的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的资源，如它申请到的I/O设备等。一个线程的堆栈可以被其它线程读写，甚至完全清除。由一个线程打开的文件可以供其它线程读、写。
4）系统开销
在创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收进程控制块、分配或回收其它资源，如内存空间和I/O设备等。OS为此所付出的开销，明显大于线程创建或撤销时所付出的开销。类似的，在进程切换时，涉及到进程上下文的切换，而线程的切换代价也远低于进程的。此外，由于属于同一进程的所有线程都具有相同的地址空间，线程之间的同步和通信也比进程的简单。
