面试—多线程—说说你对进程和线程的理解（区别、联系、通信方式、公用区域、内核态用户态等）？
面试—多线程—你知道线程与进程公有和私有哪些部分吗？
首先我们先来理解一下线程和进程的概念:
进程： 是计算机的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
**线程：**是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位，一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
他们之间根本区别在于 多进程中每个进程有自己的地址空间，线程则共享地址空间。所有其他区别都是因为这个区别产生的。比如说：
- 速度。线程产生的速度快，通讯快，切换快，因为他们处于同一地址空间。
- 线程的资源利用率好。
- 线程使用公共变量或者内存的时候需要同步机制，但进程不用。 斜体样式线程和进程的区别在于，子进程和父进程有不同的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。多线程主要是为了节约CPU时间，发挥利用，根据具体情况而定。线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU。
一 进程与线程区别与联系
- (1) 划分尺度:线程更小，所以多线程程序并发性更高；
- (2) 资源分配：进程是资源分配的基本单位，同一进程内多个线程共享其资源；
- (3) 地址空间：进程拥有独立的地址空间，同一进程内多个线程共享其资源；
- (4) 处理器调度：线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.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。 进程是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.
- (5) 执行：每个线程都有一个程序运行的入口，顺序执行序列和程序的出口，但线程不能单独执行，必须组成进程，一个进程至少有一个主线程。简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
- （6）从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。
- （7）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.
进程间的通信方式
管道( pipe )：
管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
有名管道 (namedpipe) ：
有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号量(semophore ) ：
信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列( messagequeue ) ：
消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
信号 (sinal ) ：
信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
共享内存(shared memory ) ：
共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
套接字(socket ) ：
套接口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同设备及其间的进程通信。
线程间的通信方式
锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁
互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。
条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
信号量机制(Semaphore)：包括无名线程信号量和命名线程信号量
信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理
线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。
内核态与用户态实现比较
那么操作系统是如何实现管理线程的呢？
首先操作系统向管理进程一样，应该保持维护线程的所有资源，将线程控制块存放在操作系统的内核空间中。那么此时操作系统就同时掌管进程控制块和线程控制块。
操作系统管理线程的好处是：
1.用户编程简单；
2.如果一个线程执行阻塞操作，操作系统可以从容的调度另外一个线程的执行。
内核线程的实现缺点是：
1.效率低，因为线程在内核态实现，每次线程切换都需要陷入到内核，由操作系统来调度，而有用户态切换到内核态是要话费很多时间的，另外内核态实现会占用内核稀有的资源，因为操作系统要维护线程列表，操作系统所占内核空间一旦装载后就无法动态改变，并且线程的数量远远大于进程的数量，随着线程数的增加内核将耗尽；
2.内核态的实现需要修改操作系统，这个是谁都不想要做的事情；
==================================================================
那么用户态是如何实现管理线程的呢？
用户态管理线程就是用户自己做线程的切换，自己管理线程的信息，操作系统无需知道线程的存在。
在用户态下进行线程的管理需要用户创建一个调度线程。一个线程在执行完一段时间后主动把资源释放给其他线程使用，而在内核台下则无需如此，因为操作系统可通过周期性的时钟中断把控制权夺过来，在用户态实现情况下，执行系统的调度器也是线程，没有能力夺取控制权。
用户态实现有什么优点？
首先是灵活，因为操作系统不用知道线程的存在，所以任何操作系统上都能应用；
其次，线程切换快，因为切换在用户态进行，无需陷入带内核态；
再次，不用修改操作系统实现容易。
用户态实现的缺点呢？
首先编程起来很诡异，由于在用户台下各个进程间需要相互合作才能正常运转。那么在编程时必须考虑什么情况下让出CPU，让其他的线程运行，而让出时机的选择对线程的效率和可靠性有很大影响，这个并不容易做到；
其次，用户态线程实现无法完全达到线程提出所要达到的目的：进程级多道编程；，如果在执行过程中一个线程受阻，它将无法将控制权交出来，这样整个进程都无法推进。操作系统随即把CPU控制权交给另外一个进程。这样，一个线程受阻造成整个进程受阻，我们期望的通过线程对进程实施分身的计划就失败了。这是用户态线程致命的缺点。
调度器**：线程阻塞后，CPU控制权交给了操作系统，要**受阻进程的线程，唯一的办法就是让操作系统在进程切换时先不切换，而是通知受阻的进程执行系统（即调用执行系统），并问其是否还有别的线程可以执行。如果有，将CPU控制权交给该受阻进程的执行系统线程，从而调度另一个可以执行的线程到CPU上。一个进程挂起后，操作系统并不立即切换到别的进程上，而是给该进程二次机会，让其继续执行。如果该进程只有一个线程，或者其所有线程都已经阻塞，则控制权将再次返回给操作系统。而现在，操作系统就会切换到其他线程了。
===========================================================
现在操作系统的线程实现模型：
鉴于用户态与内核态都存在缺陷，现代操作将两者结合起来。用户态的执行负责进程内部线程在非阻塞时的切换；内核态的操作系统负责阻塞线程的切换，即我们同时实现内核态和用户态线程管理。每个内核态线程可以服务一个或者更多个用户态线程。
线程从用户态切换到内核态：
什么情况下会造成线程从用户态到内核态的切换呢？
首先，如果在程序运行过程中发生中断或者异常，系统将自动切换到内核态来运行中断或异常处理机制。
此外，程序进行系统调用也会从用户态切换到内核态。