操作系统中的进程和线程

一、小栗子：

我们生活中有许多关于进程和线程的小栗子，比如：我们使用打开微信软件，这时候就开启了一个进程，当我们在微信里面进行各种操作（查看朋友圈，扫一扫…），这么多的操作都是线程。

所以我们可以说**“进程”是包含“线程”的，“线程”是“进程”的一个子集。**

二、简单总结进程和线程：

进程：

指在系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；进程---系统资源分配的最小单位。（站在操作系统维度上）

线程：

系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程---程序执行的最小单位。（站在程序维度上）

2.1 进程(线程+内存+文件/网络句柄)

我们通过上面的图片进行进一步理解：

“内存”：

我们通常所理解的内存是我们所见到的(2G/4G/8G/16G)物理内存,它为什么会在进程之中呢？ 实际上，这里的内存是逻辑内存。指的是内存的寻址空间。每个进程的内存是相互独立的。 否则的话会出现一个问题：我们把指针的值改一改就指向其他进程的内存了，通过这样我们岂不是就可以看到其他进程中"微信"或者是"网上银行"的信息， 这样的话，那我们的微信聊天记录或者是银行账户的信息就都被别人找到了，这是一个很危险的信号！显然这样是不可能的。

“文件/网络句柄”：

它们是所有的进程所共有的，例如打开同一个文件，去抢同一个网络的端口这样的操作是被允许的。

“线程”：

接下来，我们就要介绍一下我们的“线程”有关知识

2.2 线程(栈+PC+TLS)

2.2.1 栈:

我们通常都是说调用堆栈，其实这里的堆是没有含义的，调用堆栈就是调用栈的意思。 那么我们的栈里面有什么呢？ 我们从主线程的入口main函数，会不断的进行函数调用， 每次调用的时候，会把所有的参数和返回地址压入到栈中。

2.2.2 PC：

Program Counter 程序计数器，操作系统真正运行的是一个个的线程， 而我们的进程只是它的一个容器。PC就是指向当前的指令，而这个指令是放在内存中。 每个线程都有一串自己的指针，去指向自己当前所在内存的指针。 计算机绝大部分是存储程序性的，说的就是我们的数据和程序是存储在同一片内存里的 这个内存中既有我们的数据变量又有我们的程序。所以我们的PC指针就是指向我们的内存的。

2.2.2.1 缓冲区溢出

例如我们经常听到一个漏洞：缓冲区溢出 这是什么意思呢？ 例如：我们有个地方要输入用户名，本来是用来存数据的地方。 然后黑客把数据输入的特别长。这个长度超出了我们给数据存储的内存区，这时候跑到了 我们给程序分配的一部分内存中。黑客就可以通过这种办法将他所要运行的代码 写入到用户名框中，来植入进来。我们的解决方法就是，用用户名的长度来限制不要超过 用户名的缓冲区的大小来解决。

2.3 TLS:（线程本地储存）

全称：thread local storage 之前我们看到每个进程都有自己独立的内存，这时候我们想，我们的线程有没有一块独立的内存呢?答案是有的，就是TLS。 可以用来存储我们线程所独有的数据。 可以看到：线程才是我们操作系统所真正去运行的，而进程呢，则是像容器一样他把需要的一些东西放在了一起，而把不需要的东西做了一层隔离，进行隔离开来。

3. 进程之间的是怎么进行交互的呢？

通过TCP/IP的端口来实现

TCP/IP三次握手：（需要实现能相互能接受发送消息，而且验证消息是正确的）

第一次握手：客户端发送一段消息给服务器

第二次握手：服务器收到客户端发的消息，并且发送一段自己的消息，和返回刚才接受的消息给客户端。

第三次握手：客户端收到消息，验证之前自己发送的消息是否正确，并且返回服务器发送的一段消息，服务器收到该消息判断是否正确。完成建立连接。

4. 线程之间又是怎样进行交互？

线程的通信就比较简单，有一大块共享的内存，只要大家的指针是同一个就可以看到各自的内存。

5.小结：

1.进程要分配一大部分的内存，而线程只需要分配一部分栈就可以了. 2.一个系统至少有一个进程,一个进程至少有一个线程. 3.进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。 4.一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.