信息技术大学
进程与线程
计算机基础面试八股 · 第 2 章 操作系统
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进程与线程
计算机基础面试八股 · 第 2 章 操作系统
进程与线程的区别与选型
进程是资源分配的单位，线程是调度的单位：要隔离用进程，要轻量并发用线程。
进程
独立地址空间与资源，崩溃互不传染
线程
共享进程资源，切换轻，通信免拷贝
共享边界
线程共享堆与全局量，栈各自私有
选型
隔离容错用多进程，并发密度用多线程
多进程与多线程
并发的两个流派，隔离与效率各有胜负。
多进程
- 隔离好，一个崩不连累其他
- 创建切换与通信成本高
- Chrome、Nginx 的选择
多线程
- 共享内存，通信零拷贝
- 切换轻量，并发密度高
- 一崩全损，需锁护共享数据
隔离与效率的取舍：浏览器用进程保命，服务端用线程提效。
进程状态与转换
三态是骨架：就绪排队等 CPU，运行正在执行，阻塞等 IO 去了另一条队伍。
三态
就绪、运行、阻塞，转换由调度与事件驱动
挂起态
内存吃紧时进程被换出到外存暂停
僵尸态
子进程退出而父进程未收割，残留退出信息
上下文切换成本
切换不是免费的：寄存器、内核栈、缓存全要换，频繁切换吃掉算力。
直接成本
保存恢复寄存器，切换内核栈与页表
间接成本
CPU 缓存与 TLB 失效，隐性开销更大
量级感知
进程切换贵过线程，频繁切换毫秒可见
协程与用户态调度
协程把调度搬进用户态：切换不走内核，一个线程扛起十万并发任务。
用户态切换
不进内核，保存恢复几个寄存器即完成
协作式
让出点由代码显式安排，无需内核介入
IO 挂起
遇 IO 主动让出执行权，适合 IO 密集
代表
Go goroutine、Python asyncio、Kotlin 协程
本节要点
- ✓进程隔离资源，线程共享轻量
- ✓就绪/运行/阻塞三态是骨架
- ✓切换成本：寄存器显性，缓存隐性
- ✓协程用户态切换，IO 密集利器
延伸主题：写个多线程计数器踩坑看看 Go 调度器 GMP
课后思考
先自己回答，再展开参考答案——能讲出来才算真懂。
1浏览器为什么用多进程而不是多线程隔离标签页？
参考答案标签页跑的是不可信的第三方代码，必须硬隔离：进程崩溃或被攻破不殃及其他页面；多线程共享内存，一个越界写就全盘皆输。安全边界优先于资源效率。
2线程切换为什么比进程切换便宜？
参考答案同进程线程共享地址空间，切换不必换页表，TLB 与缓存大多保得住；进程切换要换地址空间，页表、缓存全冷，那才是开销大头。
3协程为什么不适合 CPU 密集型任务？
参考答案协程是协作式调度，让出点由代码显式安排；CPU 密集循环不让出，同一事件循环里的其他任务全被饿死。CPU 密集应交给多进程/多线程的抢占式调度。