进程(Process)是操作系统中一个基本的概念,是指正在运行的程序。每个进程都有自己独立的内存空间、数据栈以及堆,进程之间的数据相互独立。而线程(Thread)是进程的一个实体,是进程中的一个执行单元,一个进程可以有多个线程。线程共享进程的内存、数据栈和堆,但是每个线程有自己的线程栈。
进程是操作系统中进行资源分配和调度的一个独立单位,资源包括CPU、内存、文件、硬件等等。进程可以创建多个线程,这些线程共享进程的资源,因此进程可以轻易地共享数据和通信。但是线程依赖于进程,如果进程被终止,那么进程中的所有线程也会被终止。另外,线程并发执行,因此需要协调线程间的竞争关系。
在操作系统中,进程是独立地运行,因此操作系统有能力为每个进程分配CPU时间片。CPU时间片是操作系统的基本调度单位。进程运行时还需要进行上下文切换,这时候需要保存和恢复进程的上下文,包括指令指针、寄存器等等。线程是进程中的一部分,因此不需要像进程一样保存和恢复进程状态,上下文切换非常高效。但需要注意的是,线程与线程之间的切换,需要从一个线程的上下文切换到另一个线程的上下文,操作系统需要管理线程间的竞争。
进程天生是安全的,因为进程与进程之间是互相独立的。但是线程是共享进程内存的,因此线程需要通过同步机制来保证多个线程访问共享数据的安全性。同步机制包括信号量、互斥量、临界区等等,这些机制需要消耗额外的资源,而且使用不当可能导致死锁等问题。