線程、進程、多線程、多進程和多任務(wù)之間的關(guān)系可以從定義、區(qū)別和聯(lián)系三個方面進行詳細解釋。?

定義和區(qū)別

?進程?：進程是資源分配的最小單位，代表程序執(zhí)行時的一個具體實例。進程擁有獨立的內(nèi)存空間，是操作系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。例如，一個廚師在制作蛋糕的過程可以被視為一個進程，包括閱讀食譜、準備原料和烘制蛋糕等步驟?12。

?線程?：線程是進程中的一個執(zhí)行流，是程序執(zhí)行的最小單位。線程共享進程的資源，但不擁有獨立的內(nèi)存空間。線程由線程ID、當前指令指針、寄存器集合和堆棧組成。例如，在制作蛋糕的過程中，攪拌面糊和打發(fā)蛋清可以視為兩個不同的線程?12。

聯(lián)系和區(qū)別

?多線程?：一個進程可以包含多個線程，這些線程并發(fā)執(zhí)行不同的任務(wù)，共享進程的資源。多線程可以提高程序的并發(fā)性和效率，但需要處理線程間的同步和通信問題?23。

?多進程?：多個進程可以同時運行在不同的內(nèi)存空間中，每個進程獨立運行，互不影響。多進程適用于需要高度隔離的應(yīng)用場景，但開銷較大，資源利用率較低?4。

?多任務(wù)?：多任務(wù)是指在同一時間內(nèi)運行多個任務(wù)或程序。在單CPU時代，多任務(wù)通過時間片輪轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)，而在多核CPU時代，多個任務(wù)可以真正并行執(zhí)行?5。

實際應(yīng)用場景

?多線程應(yīng)用?：適用于需要高并發(fā)處理的應(yīng)用，如Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理等。多線程可以充分利用CPU資源，提高響應(yīng)速度。

?多進程應(yīng)用?：適用于需要高度隔離的應(yīng)用場景，如分布式計算、大數(shù)據(jù)處理等。每個進程獨立運行，互不影響，適合處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復(fù)雜計算任務(wù)。

首先，從定義開始，先看一下教科書上進程和線程定義：

進程：資源分配的最小單位。 線程：程序執(zhí)行的最小單位。

進程

進程是程序執(zhí)行時的一個實例，即它是程序已經(jīng)執(zhí)行到課中程度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的匯集。從內(nèi)核的觀點看，進程的目的就是擔當分配系統(tǒng)資源(CPU時間、內(nèi)存等)的基本單位。

舉例說明進程：

想象一位有一手好廚藝的計算機科學(xué)家正在為他的女兒烘制生日蛋糕，他有做生日蛋糕的食譜，廚房里有所需的原料:面粉、雞蛋、糖、香草汁等。在這個比喻中，做蛋糕的食譜就是程序(即用適當形式描述的算法)計算機科學(xué)家就是處理器(CPU)，而做蛋糕的各種原料就是輸入數(shù)據(jù)。

進程就是廚師閱讀食譜、取來各種原料以及烘制蛋糕等一系列動作的總和?，F(xiàn)在假設(shè)計算機科學(xué)家的兒子哭著跑了進來，說他的頭被一只蜜蜂蟄了。計算機科學(xué)家就記錄下他照著食譜做到哪兒了(保存進程的當前狀態(tài))，然后拿出一本急救手冊，按照其中的指示處理蟄傷。這里，我們看到處理機制是從一個進程(做蛋糕)切換到另一個高優(yōu)先級的進程(實施醫(yī)療救治)，每個進程擁有各自的程序(食譜和急救手冊)。當蜜蜂蟄傷處理完之后，這位計算機科學(xué)家又回來做蛋糕，從他離開時的那一步繼續(xù)做下去。

線程

線程是CPU調(diào)度的最小單位(程序執(zhí)行流的最小單元)，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單元。一條線程是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以并發(fā)多個線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。

一個標準的線程有線程ID、當前指令指針(PC),寄存器集合和堆棧組成。另外，線程是進程中的一個實體，是被系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派的基本單元，線程自己不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。由于線程之間的相互制約，致使線程在運行中呈現(xiàn)處間斷性。

線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態(tài)。就緒狀態(tài)是指線程具備運行的所有條件，邏輯上可以運行，在等待處理機;運行狀態(tài)是指線程占有處理機正在運行;阻塞狀態(tài)是指線程在等待一個事件(如某個信號量)，邏輯上不可執(zhí)行。每一個程序都至少有一個線程，若程序只有一個線程，那就是程序本身。

舉例說明線程：

假設(shè)，一個文本程序，需要接受鍵盤輸入，將內(nèi)容顯示在屏幕上，還需要保存信息到硬盤中。若只有一個進程，勢必造成同一時間只能干一樣事的尷尬(當保存時，就不能通過鍵盤輸入內(nèi)容)。若有多個進程，每個進程負責一個任務(wù)，進程A負責接收鍵盤輸入的任務(wù)，進程B負責將內(nèi)容顯示在屏幕上的任務(wù)，進程C負責保存內(nèi)容到硬盤中的任務(wù)。這里進程A，B，C間的協(xié)作涉及到了進程通信問題，而且有共同都需要擁有的東西——-文本內(nèi)容，不停的切換造成性能上的損失。若有一種機制，可以使任務(wù)A，B，C共享資源，這樣上下文切換所需要保存和恢復(fù)的內(nèi)容就少了，同時又可以減少通信所帶來的性能損耗，那就好了。這種機制就是線程。

總的來說：進程有獨立的地址空間，線程沒有單獨的地址空間(同一進程內(nèi)的線程共享進程的地址空間)。

多進程

進程是程序在計算機上的一次執(zhí)行活動，當你運行一個程序，你就啟動了一個進程。顯然，程序是死的(靜態(tài)的)，進程是活的(動態(tài)的)。

進程可以分為系統(tǒng)進程和用戶進程，凡是用于完成操作系統(tǒng)的各種功能的進程就是系統(tǒng)進程，它們就是處于運行狀態(tài)下的操作系統(tǒng)本身;所有由用戶啟動的進程都是用戶進程。進程是操作系統(tǒng)進行資源分配的單位。進程又被細化為線程，也就是一個進程下有多個能獨立運行的更小的單位。在同一個時間里，同一個計算機系統(tǒng)中如果允許兩個或兩個以上的進程處于運行狀態(tài)，這便是多任務(wù)?，F(xiàn)代的操作系統(tǒng)幾乎都是多任務(wù)操作系統(tǒng)，能夠同時管理多個進程的運行。

多任務(wù)帶來的好處是明顯的，比如你可以邊聽網(wǎng)易云音樂，一邊上網(wǎng)，與此同時甚至可以將下載的文檔打印出來，而這些任務(wù)之間絲毫不會相互干擾。那么這里就涉及到并行的問題，俗話說，一心不能二用，這對計算機也一樣，原則上一個CPU只能分配給一個進程，以便運行這個進程。我們通常使用的計算機中只有一個CPU，也就是說只有一顆心，要讓它一心多用，同時運行多個進程，就必須使用并發(fā)技術(shù)。實現(xiàn)并發(fā)技術(shù)相當復(fù)雜，最容易理解的是“時間片輪轉(zhuǎn)進程調(diào)度算法”，它的思想簡單介紹如下：在操作系統(tǒng)的管理下，所有正在運行的進程輪流使用CPU，每個進程允許占用CPU的時間非常短(比如10毫秒)，這樣用戶根本感覺不出來 CPU是在輪流為多個進程服務(wù)，就好像所有的進程都在不間斷地運行一樣。

但實際上在任何一個時間內(nèi)有且僅有一個進程占有CPU。如果一臺計算機有多個CPU，情況就不同了，如果進程數(shù)小于CPU數(shù)，則不同的進程可以分配給不同的CPU來運行，這樣，多個進程就是真正同時運行的，這便是并行。

并行處理(Parallel Processing)是計算機系統(tǒng)中能同時執(zhí)行兩個或更多個處理的一種計算方法。并行處理可同時工作于同一程序的不同方面。并行處理的主要目的是節(jié)省大型和復(fù)雜問題的解決時間。并發(fā)處理(concurrency Processing)：指一個時間段中有幾個程序都處于已啟動運行到運行完畢之間，且這幾個程序都是在同一個處理機(CPU)上運行，但任一個時刻點上只有一個程序在處理機(CPU)上運行。

多線程

線程是程序中一個單一的順序控制流程。進程內(nèi)一個相對獨立的、可調(diào)度的執(zhí)行單元，是系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派CPU的基本單元。在單一程序中同時運行多個想成完成不同的工作，稱為多線程。

多線程是為了使得多個線程并行的工作以完成多項任務(wù)，以提高系統(tǒng)的效率。線程是在同一時間需要完成多項任務(wù)的時候被實現(xiàn)的。打個比方：

多進程是立體交通系統(tǒng)(近似于立交橋)，雖然造價高，上坡下坡多耗點油，但是不堵車。

多線程是平面交通系統(tǒng)，造價低，但紅綠燈太多，老堵車。

線程與進程的關(guān)系

(1)一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程;

(2)資源分配給進程，同一進程內(nèi)的所有線程共享該進程的所有資源;

(3)線程在執(zhí)行過程中需要協(xié)作同步。不同進程中的線程之間要利用消息通信的方法實現(xiàn)同步;

(4)處理機分配給線程，即真正在處理機上運行的是線程;

(5)線程是進程的一個執(zhí)行單元，也是進程內(nèi)的可調(diào)用實體。

線程和進程的區(qū)別

(1)線程共享內(nèi)存空間;進程的內(nèi)存是獨立的;

(2)同一個進程的線程之間可以直接交流;兩個進程想通信，必須通過一個中間代理來實現(xiàn);

(3)創(chuàng)建新進程很簡單;創(chuàng)建新進程需要對其父進程進行一個克隆;

(4)一個線程可以控制和操作同一進程里的其他線程;但是進程只能操作子進程;

(5)改變注線程(如優(yōu)先權(quán))，可能會影響其他線程;改變父進程，不影響子進程。

(6)調(diào)度：線程作為分配和調(diào)度的基本單位，進程作為擁有資源的基本單位

(7)并發(fā)性：不進進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，同一進程內(nèi)的線程也可以并發(fā)執(zhí)行

(8)擁有資源：進程是擁有資源的一個獨立單位，線程不擁有系統(tǒng)資源，但是可以訪問隸屬于進程的系統(tǒng)資源

(9)系統(tǒng)開銷：在創(chuàng)建和撤銷進程的時候，系統(tǒng)都要分配和回收資源，導(dǎo)致系統(tǒng)的明顯大于創(chuàng)建和撤銷線程時的開銷。但進程有獨立的地址空間，進程崩潰后，在保護模式的下不會對其他進程造成影響，而線程只是進程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有獨立的地址空間，一個線程死后就等于整個進程死掉，所以多進程程序要比多線程程序健壯，但是在進程切換的時候消耗的資源較大，效率差。

根本區(qū)別就一點：用多進程每個進程有自己的地址空間(address space)，線程則共享地址空間。

總結(jié)：多線程執(zhí)行效率高; 多進程耗資源，安全。

線程與進程的關(guān)系

線程與進程之間存在密切的聯(lián)系。一個線程只能隸屬于一個進程，而一個進程可以包含多個線程，但至少包含一個線程。在資源分配方面，進程是資源分配的基本單位，同一進程內(nèi)的所有線程共享該進程的所有資源。然而，不同進程中的線程之間需要利用消息通信的方式進行同步。處理機的分配也是給線程的，真正在處理機上運行的是線程實體。因此，線程可以被視為進程的一個執(zhí)行單元或可調(diào)用實體。

線程與進程的對比

線程與進程在多個方面存在顯著差異。首先，線程共享內(nèi)存空間，而進程則擁有獨立的內(nèi)存空間。其次，同一進程內(nèi)的線程可以直接進行交流，而不同進程間的通信則必須通過中間代理實現(xiàn)。再者，創(chuàng)建新進程的過程相對復(fù)雜，因為它需要對父進程進行克隆;相比之下，創(chuàng)建新線程則較為簡單。此外，線程可以控制和操作同一進程內(nèi)的其他線程，而進程則只能操作其子進程。值得注意的是，改變一個線程的屬性(如優(yōu)先權(quán))可能會影響到其他線程，但改變父進程的屬性則不會影響子進程。

在調(diào)度方面，線程被視為分配和調(diào)度的基本單位，而進程則是擁有資源的基本單位。同時，線程與進程在并發(fā)性和資源擁有方面也存在差異。多進程系統(tǒng)提供了更高的安全性，因為每個進程都有獨立的地址空間。一旦進程崩潰，其崩潰結(jié)果不會影響到其他進程。然而，多進程程序在資源消耗和切換效率方面可能不如多線程程序。

操作系統(tǒng)在調(diào)度切換多個線程時的速度，遠快于切換調(diào)度進程。進程間由于內(nèi)存無法共享，導(dǎo)致通信變得復(fù)雜。而線程間因共享進程內(nèi)存空間，數(shù)據(jù)交換變得異常便捷。在創(chuàng)建或撤消進程時，系統(tǒng)需為其分配或回收資源，這使得系統(tǒng)開銷明顯高于創(chuàng)建或撤消線程時的開銷。

線程的優(yōu)點包括其高效的多任務(wù)操作方式。在Linux系統(tǒng)下，啟動新進程需分配獨立地址空間并建立數(shù)據(jù)表，這成本高昂。而線程則共享地址空間和數(shù)據(jù)，啟動成本低，切換速度也更快。此外，線程間方便的通信機制、對多CPU系統(tǒng)的有效利用，以及改善程序結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，都使得線程成為一種強大的技術(shù)。

然而，線程也存在一些缺點。在調(diào)度時，保存線程狀態(tài)和頻繁切換會占用大量時間。同時，程序設(shè)計上需注意線程同步問題，以避免出錯。此外，多線程環(huán)境下，每個線程與主程序共用地址空間，可能受限于2GB地址空間;線程間的同步和加鎖控制也較為復(fù)雜;一個線程的崩潰可能影響整個程序的穩(wěn)定性。

多線程的優(yōu)點在于其無需跨進程邊界，程序邏輯和控制方式簡潔。所有線程可直接共享內(nèi)存和變量等資源，消耗的總資源也優(yōu)于進程方式。但多線程同樣面臨一些挑戰(zhàn)，如每個線程與主程序的地址空間限制、線程同步和加鎖控制的復(fù)雜性，以及一個線程崩潰可能導(dǎo)致的整個程序穩(wěn)定性問題。

3)當線程數(shù)達到一定數(shù)量后，即便增加CPU也無法進一步提升性能。例如，在Windows Server 2003系統(tǒng)中，當線程堆棧設(shè)定為1M時，大約1500個線程便已接近性能極限。若將線程堆棧增加至2M，也難以突破這一限制。

4)線程所能提升的性能有限，且隨著線程數(shù)量的增多，線程本身的調(diào)度會變得復(fù)雜，消耗更多的CPU資源。

進程是獨立的執(zhí)行單位

在嵌入式系統(tǒng)中，進程是指一個獨立的執(zhí)行單位，擁有獨立的地址空間和資源。每個進程都是相互獨立的，一個進程的崩潰不會影響其他進程的執(zhí)行。進程之間通過進程間通信(IPC)來進行數(shù)據(jù)交換和同步。

線程是進程的執(zhí)行單元

線程是進程的一部分，是進程內(nèi)的執(zhí)行單元。一個進程可以包含多個線程，這些線程共享進程的地址空間和資源。線程間的切換比進程間的切換開銷更小，因此多線程在嵌入式系統(tǒng)中常用于提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)速度。

多線程是在同一進程內(nèi)并發(fā)執(zhí)行多個線程

多線程是指在同一進程內(nèi)同時運行多個線程，這些線程共享進程的資源。通過合理利用多線程，可以充分利用多核處理器的計算能力，提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。在多線程編程中，需要注意線程間的同步和互斥，以避免數(shù)據(jù)競爭和死鎖等問題。

多進程是在不同進程間并發(fā)執(zhí)行多個進程

多進程是指在不同進程間同時運行多個進程，每個進程擁有獨立的地址空間和資源。多進程可以提供更高的隔離性和穩(wěn)定性，但進程間的通信開銷較大，因此在嵌入式系統(tǒng)中需要權(quán)衡選擇。常見的多進程通信方式包括管道、消息隊列、共享內(nèi)存等。

多任務(wù)是指系統(tǒng)可以同時處理多個任務(wù)

在嵌入式開發(fā)中，多任務(wù)是指系統(tǒng)具備同時處理多個任務(wù)的能力。這些任務(wù)可以是多線程或多進程，也可以是其他形式的任務(wù)。多任務(wù)可以提高系統(tǒng)的吞吐量和資源利用率，使系統(tǒng)能夠高效地處理多個任務(wù)。在多任務(wù)系統(tǒng)中，需要考慮任務(wù)的優(yōu)先級、調(diào)度算法和資源管理等問題，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，線程和進程各有其獨特的優(yōu)缺點。線程執(zhí)行效率高，而進程則在安全性和資源管理方面表現(xiàn)出色。在多道程序設(shè)計環(huán)境中，進程的并發(fā)執(zhí)行和資源共享能力得到了充分利用，從而提高了系統(tǒng)的整體效率和資源利用率。