进程与线程

"进程是资源分配的单位，线程是 CPU 调度的单位"——这句经典论断几乎出现在每场操作系统面试里。本文讲清进程与线程的区别、进程的状态变化，以及语言层面的对应实现。

什么是进程

进程是正在运行的程序实例：程序是静态的代码与数据，进程是动态的执行过程。每个进程拥有独立的地址空间、文件描述符、寄存器现场等资源，进程之间默认相互隔离。

┌─────────────────────────┐
│  进程 A：独立的地址空间    │   进程 B 看不到 A 的内存，
│  代码 | 数据 | 堆 | 栈   │   互不干扰，一个崩溃不影响另一个
└─────────────────────────┘

Linux 下用 fork() 创建子进程：子进程是父进程的一份"拷贝"，之后各自独立运行。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();   // 父进程返回子进程 pid，子进程返回 0
    if (pid == 0) {
        printf("我是子进程\n");
    } else {
        printf("我是父进程，子进程 pid=%d\n", pid);
    }
    return 0;
}
// 输出：我是父进程，子进程 pid=1234
//       我是子进程（两行顺序不定）

什么是线程

线程是进程内部的"一条执行流"。一个进程可以包含多个线程，它们共享该进程的地址空间与资源，所以创建和切换的开销远小于进程，但也因此引入了同步问题。

对比项	进程	线程
资源	独立地址空间	共享进程资源
创建/切换成本	高	低
相互影响	隔离，崩溃不连坐	共享数据需加锁
通信方式	需 IPC 机制	直接读写共享变量
拥有者	拥有资源	拥有 CPU 执行权（栈、寄存器）

进程的三种基本状态

进程在生命周期中不停地在状态间切换：

新建 → 就绪 ⇄ 运行 → 阻塞
         ↑           │
         └───────────┘（等待的事件完成，回到就绪）

• 就绪：万事俱备，只等 CPU；
• 运行：正在 CPU 上执行；
• 阻塞：等待 I/O 或某事件（如等待键盘输入、等待锁）。

面试高频点：就绪 → 运行叫调度；运行 → 就绪叫抢占（时间片耗尽或被更高优先级打断）；运行 → 阻塞是进程自己发起 I/O。

语言中的线程与协程

• Java：new Thread(() -> {}).start()，JVM 线程通常映射到操作系统线程。
• Python：threading 模块，但受 GIL 限制，CPU 密集任务应改用多进程。
• Go：goroutine 是用户态协程，由 Go 运行时调度到少量 OS 线程上，可轻松开上万个。

// 以下片段需放入 main 函数中运行：goroutine 基本用法
go func() { fmt.Println("协程 1") }()
go func() { fmt.Println("协程 2") }()
time.Sleep(time.Millisecond) // 简单等待协程执行完毕
// 输出：协程 1 与协程 2，顺序不定

小结：进程负责"圈地"（资源隔离），线程负责"干活"（CPU 执行）。要隔离用进程，要高并发低开销用线程或协程；而"共享内存带来的同步问题"，正是后续进程间通信与锁相关内容的引子。