进程、应用程序域、上下文及线程之间的关系

线程和进程

在计算机科学中，“线程”和“进程”是两个相关的概念。 二者都表示必须按特定顺序执行的指令序列。 但是不同线程或进程中的指令可以并行执行。

进程存在于操作系统内，并对应于用户可看作为程序或应用程序的事物。 另一方面，线程存在于进程内。 因此，线程有时也称作“轻量进程”。 每个进程都由一个或多个线程组成。

多个进程的存在使得计算机能够一次执行多个任务。 而多个线程的存在使得进程能够分解工作以便并行执行。 在多处理器计算机上，进程或线程可以在不同的处理器中运行。 这使得真正的并行处理成为可能。

并不总是能够完全并行处理。 有时候必须要同步线程。 一个线程可能必须等待另一个线程的结果，或者一个线程可能需要独占访问另一个线程正在使用的资源。 同步问题是多线程应用程序中出现 Bug 的一个常见原因。 有时候线程可能最终等待的是永远不会变得可用的资源。 这导致了一种称为“死锁”的状况。

应用程序域和线程

应用程序域为安全性、版本控制、可靠性和托管代码的卸载形成隔离边界。线程是公共语言运行库用来执行代码的操作系统构造。在运行时，所有托管代码均加载到一个应用程序域中，由托管线程来运行。

应用程序域和线程之间不具有一对一的相关性。在任意给定时间，在单个应用程序域中可以执行几个线程，而且特定线程并不局限在单个应用程序域内。也就是说，线程可以自由跨越应用程序域边界；不为每个应用程序域创建新线程。

在任意给定时间，每一线程都在一个应用程序域中执行。在任何给定的应用程序域内可能有零个、一个或多个线程正在执行。运行库会跟踪在哪些应用程序域中有哪些线程正在运行。通过调用GetDomain 方法，您可以随时确定线程执行所在的域。

线程与线程处理

操作系统使用进程将它们正在执行的不同应用程序分开。线程是操作系统分配处理器时间的基本单元，并且进程中可以有多个线程同时执行代码。每个线程都维护异常处理程序、调度优先级和一组系统用于在调度该线程前保存线程上下文的结构。线程上下文包括为使线程在线程的宿主进程地址空间中无缝地继续执行所需的所有信息，包括线程的 CPU 寄存器组和堆栈。

.NET Framework 将操作系统进程进一步细分为由 System.AppDomain 表示的、称为应用程序域的轻量托管子进程。一个或多个托管线程（由 System.Threading.Thread 表示）可以在同一个非托管进程中的一个或任意数目的应用程序域中运行。虽然每个应用程序域都是用单个线程启动的，但该应用程序域中的代码可以创建附加应用程序域和附加线程。其结果是托管线程可以在同一个非托管进程中的应用程序域之间自由移动；您可能只有一个线程在若干应用程序域之间移动。

支持抢先多任务处理的操作系统可以创建多个进程中的多个线程同时执行的效果。它通过以下方式实现这一点：在需要处理器时间的线程之间分割可用处理器时间，并轮流为每个线程分配处理器时间片。当前执行的线程在其时间片结束时被挂起，而另一个线程继续运行。当系统从一个线程切换到另一个线程时，它将保存被抢先的线程的线程上下文，并重新加载线程队列中下一个线程的已保存线程上下文。

时间片的长度取决于操作系统和处理器。由于每个时间片都很小，因此即使只有一个处理器，多个线程看起来似乎也是在同时执行。这实际上就是多处理器系统中发生的情形，在此类系统中，可执行线程分布在多个可用处理器中。