为什么校招面试中“线程与进程的区别”老是被问到?我该如何回答？

桃扇骨 2023-07-25 08:40 1阅读 0赞

# 进程与线程？（Process vs. Thread？） #

**面试官**（正襟危坐中）：给我说说“线程”与“进程”吧。

**我**（总是不太聪明的样子）：“限乘？”、“进什么城（程）？”

**面试官**：“操作系统中的进程与线程，你回去了解一下。门在左边，记得关门。”  
![在这里插入图片描述][20200405153303791.jpeg_pic_center]  
当翻译过来后，这两个概念都带了个“程”字，但进程的英文：Process，而线程的英文：Thread，好像并没有什么联系。  
大多数初学者一开始都会被这两个概念弄的晕头转向，包括我本人。  
![在这里插入图片描述][20200405150933399.jpg_pic_center]  
当你看完这篇文章，可能你就有了新的理解。

不信，你接着往下看看（不过在这之前，点个赞或关注好不好？）。

## 进程和线程基础（理论概念） ##

### 1. 定义 ###

看了下面的定义，可能会有点晕，但我还是要把他写下来（为了严谨）。

**进程**是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，具有一定**独立**功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行**资源分配和调度**的一个独立单位。

**线程**是进程的一个实体，是**独立运行和独立调度**的基本单位（CPU上真正运行的是线程）。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的**线程共享**进程所拥有的全部资源。

### 2.区别 ###

1.  进程是资源分配的基本单位；线程是程序执行的基本单位。
2.  进程拥有自己的资源空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间；而线程与CPU资源分配无关，多个线程共享同一进程内的资源，使用相同的地址空间。
3.  一个进程可以包含若干个线程。

### 3. 优劣 ###

正是因为这二者有区别，所以带来的各自的优劣

1.  线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（Inter Process Communication，IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。
2.  线程的调度与切换比进程快很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
3.  但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

> 除此之外，推荐看一下阮一峰的一篇博客：[进程与线程的一个简单解释][Link 1]，用图解释十分生动形象。

## 为什么这个问题是面试高频？ ##

既然这个问题是面试当中会被经常问到的，所以我去网上找一个答案，背出来不就好了。

![在这里插入图片描述][20200405155850882.jpeg_pic_center]

但是，真的背答案就可以了吗？

我们来分析一下为什么众多面试官老是问这个问题，他应该并不是想听到一个对书本上概念的重复。

那么，**他究竟想考什么？**

1.  侧重点一：面试官想要了解面试者对这一**知识点的理解程度**（因为这是操作系统中不得不提的一个概念）。如果这个概念回答不上来，意味着面试者对操作系统的学习并不深。
2.  侧重点二：面试官可以对你的回答作进一步展开，通过你的回答某个侧重点方向来**进一步提问**你对你自己回答的理解。（这个高频问题的价值所在）。

比如：

*  当你回答到：进程与线程的内存结构不同。进程与进程之间不能共享内存，而线程可以。那么面试官就可以就内存这一点深入提问——内存如何寻址？
 *  当你回答：线程之间通信很方便，进程与进程通信不方便。那么问题就又来了，你给我说一下进程之间怎么通信？进程之间通信方法有哪些？不同通信方法有哪些优劣点？

## 一个更满意的答案？ ##

如何作答，才能展示一个让面试官更满意的答案？

这里就不得不用张三丰教给张无忌的太极拳的那一招——忘掉。。。  
对就是把上面的概念全都忘掉。只留一个目的：“把敌人打败”。  
最后用自己的一招一式（理解）来回答。

### 再谈“进程”与“线程”（口语表述） ###

进程的**本质：**：正在执行的一个程序，可以进程比作一个容器或者工厂  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhvdV8xc2h1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
通过上图，方便我们了解并记忆：

1.  进程与进程之间相对独立
2.  进程可以包括几个或者上百个线程在运行。
3.  内存（逻辑内存）包括在进程里面，每个进程的内存都是互相独立的，但从一个更高的层次上看，不同的进程也共享着一个巨大的空间，这个空间就是整个计算机。
4.  进程共有文件/网络句柄（handle），这样可以打开同一个文件，抢同一个网络端口。

从不同的视角来看进程：  
![进程模型的3个视角][3]

线程的**本质**：真正运行的是一个一个的线程  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhvdV8xc2h1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
同理，上图我们知道线程包含：

1.  栈（堆栈）：主线程的main函数、进行函数调用的参数和返回地址、局部变量等内容都会被压入栈内
2.  PC（Program Couner）：程序计数器，PC的指针指向代码所在的内存地址。
3.  TLS（Thread local storage）：分配内存，存放变量

当有了上面的问题做引子后，面试官就可以借此引出更多话题：

### 1. 如何通信（沟通）的内容 ###

通信是人的基本需求，进程与进程之间是相互独立的，也有通信需求。根据这一问题就可以展开内容提问：

*  进程/线程如何通信  
    答：进程可以通过管道、套接字、信号交互、共享内存、消息队列等等进行通信；而线程本身就会共享内存，指针指向同一个内容，交互很容易。
 *  通信方式的差异，比如进程间共享内存和消息队列有何异同？

### 2. 如何同步（协调）的内容 ###

一旦有了通信，人与人之间就会产生矛盾，进程也一样。这些矛盾就会体现在如何同步上。

*  在单个CPU下，实际上在任何时刻只能有一个进程处于执行状态。而其他进程则处于非执行状态。我们是如何确定在任意时刻到底由哪个进程执行，哪些不执行呢？进而又可以引出锁的概念？（如何进行进程调度？）
 *  线程之间的关系是合作关系。既然是合作，那就得有某种约定的规则，否则合作就会出问题。（如何进行线程同步？）

### 3. 关于内存原理相关问题 ###

进程要分配内存，所以开销很大，进程只需要分配栈，分配一个PC就好，内存开销小。

这一块就可以问到了操作系统中的内存原理相关的内容。

# 总结 #

总之，如果上述内容你都了解，那肯定是不怕被问到（大佬，请收下我的膝盖）；如果看了此篇文章之后，你能答出个大概，我相信面试官也会放过你，毕竟，我们也真的不是背书机器。所以，我们在回答过程中，尽量别给自己挖坑，用自己理解的知识点进行回答。  
切忌背书式的回答，模棱两可，因为这样面试官几个连环炮就容易暴露问题了。

> 如果你能看到这，能否给我点个关注，点个赞让我也收到鼓励。如果觉得我写的内容有误，也欢迎评论指出。

注意，要敲黑板啦。  
![在这里插入图片描述][20200405170609586.jpeg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

*  进程是什么？它指的是一个运动中的程序。从名字上看，进程表示的就是进展中的程序。一个程序一旦在计算机里运行起来，它就成为一个进程。进程与进程之间可以通信、同步、竞争，并在一定情况下可能形成死锁。
 *  那么线程是什么？我们知道，进程是运转的程序，是为了在CPU上实现多道编程而发明的一个概念。但是进程在一个时间只能干一件事情。如果想同时干两件事，办法就是线程。线程是进程里面的一个执行上下文或者执行序列。

最后，祝大家答的愉快！面试过！过！过！

> 参考资料：
> 
> 1.  《现代操作系统（第3版）》
> 2.  《操作系统之哲学原理(第2版)》

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[Link 1]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html
[20200405155850882.jpeg_pic_center]: /images/20230528/ed151cb02c19482bbe9d950c98ff9d6c.png
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[3]: /images/20230528/8cc093266f624936827b34792cd2a685.png
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