进程和线程

为什么会出现进程？

说起进程，首先要讲一下操作系统。

在计算机发明之前，人们处理大量的计算是通过人工处理的，耗费人力，成本很大而且错误较多。为了处理大量的数学计算问题，人们发明了计算机。最初的计算机只能接受一些特定的指令，用户输入一个指令，计算机就做出一个操作。当用户在思考或者输入时，计算机就在等待。显然这样效率低下，在很多时候，计算机都处在等待状态。

提高效率-批处理操作体统：

那么能不能把一系列需要操作的指令写下来，形成一个清单，一次性交给计算机，计算机通过不断得读取指令进行相应的操作？就这样，批处理操作系统诞生了。用户将多个需要执行的程序写在磁带上，然后交由计算机去读取并逐个执行这些程序，并将输出结果写在另一个磁带上。

虽然批处理操作系统的诞生提高了任务处理的便捷性，但是仍然存在一个很大的问题：

假如有两个任务A和B,需要读取大量的数据输入（I/O操作），而其实CPU只能处在等待状态，等任务A读取完数据再能继续进行，这样就白白浪费了CPU资源。于是人们就想，能否在任务A读取数据的过程中，让任务B去执行，当任务A读取完数据之后，暂停任务B，让任务A继续执行？
这时候又出现了几个问题：内存中始终都只有一个程序在运行，而想要解决上述问题，必然要在内存中装入多个程序，如何处理呢？多个程序使用的数据如何辨别？当一个程序暂停后，随后怎么恢复到它之前执行的状态呢？

进程的发明：

这时候，人们就发明了进程，用进程来对应一个程序，每个进程来对应一定的内存地址空间，并且只能使用它自己的内存空间，各个进程之间互不干扰。进程同时也保存了程序每个时刻的运行状态，为进程切换提供了可能。当进程暂停时，它会保存当前进程的状态（进程标识，进程使用的资源等），在下一次切换回来时根据之前保存的状态进行恢复，接着继续执行。

并发的概念

是能够让操作系统从宏观上看起来同一时间段执行多个任务。换句话说，进程让操作体统的并发成为了可能。

虽然并发从宏观上看有多个任务在执行，但在事实上，对于单核CPU来说，任意具体时刻都只有一个任务在占用CPU资源。

操作系统一般通过CPU时间片轮转实现并发

为什么会出现线程

实时性要求：

出现了进程之后，操作系统的性能得到了大大的提升。虽然进程的出现解决了操作系统的并发问题，但是人们不满足，逐渐对实时性有了要求。因为一个进程在一个时间段内只能做一个事情，如果一个进程有多个子任务时，只能逐个得执行这些子任务，很影响效率。

举例：

对于监控系统这个进程来说：不仅要与服务器端进行通信获取图像数据并将图像信息显示在画面上，还要处理与用户的交互操作。如果在一个时刻该系统正在与服务器通信获取图像数据，而用户在监控系统上点击了一个按钮，那么系统只能等获取完图像后才能与用户进行交互操作。如果获取图像需要10s，用户就得等待10s。显然这样的系统，无法满足人们的需求。

线程的发明：

那个能不能将这些子任务分开执行呢？即那个时刻系统正在与服务器通信获取图像数据，而用户在监控系统上点击了一个按钮，那么系统先暂停获取图像后，先与用户进行交互操作（用户操作一般执行时间很短），再继续获取图像。
为了处理这种情况，人们发明了线程，让一个线程执行一个子任务，这样一个进程就包含了多个线程，每个线程负责一个单独的子任务。在用户点击按钮的时候，可以暂停获取图像数据的线程，让出CPU资源，让UI线程获取CPU资源，响应用户的操作，响应完后再切换回来，获取图像数据的线程重新获取CPU资源。让用户感觉系统在同时做很多事，满足用户对实时性的要求。

换句话说：进程让操作系统的并发性成为了可能，而线程让进程的内部并发成为了可能。

注意：一个进程包含多个线程，但是这些线程共享进程占有的内存地址空间和资源。进程是操作系统进行资源分配的基本单位（进程之间互不干扰），而线程是操作系统进行调度的基本单位（线程间互相切换）。