线程与进程详解：资源分配、执行单位与共享机制

"线程与进程的概念及区别" 在计算机科学中，进程和线程是操作系统中的两个关键概念。进程是CPU分配资源的基本单位，而线程则是操作系统调度执行的最小单位。在传统的UNIX系统中，一个进程可能仅包含一个线程，但在多线程编程中，一个进程可以拥有多个并发执行的线程。 线程被称作轻量级进程（LWP），在Linux环境下，线程本质上仍然是进程，但它们共享同一虚拟地址空间，包括初始化和未初始化的数据段，以及堆内存。这使得线程间的通信和资源共享更为便捷。通过共享全局变量或堆内存，线程可以迅速传递信息，而不需要像进程间通信那样使用额外机制。 相比进程，创建线程的开销远小于创建进程。这是因为线程的创建不需要复制大部分进程属性，如内存页表和文件描述符表，这在时间上节省了大量资源。因此，线程的创建通常比进程快10倍甚至更多。 在虚拟地址空间方面，进程和线程有所区别。进程有自己的独立栈空间，而线程共享除了栈和.text段之外的所有虚拟地址空间。栈包含每个线程特有的数据，如局部变量和函数调用链接信息，而.text段包含可执行代码。 线程之间有共享和非共享资源。共享资源包括进程ID、父进程ID、进程组ID、会话ID、用户ID、用户组ID、文件描述符表、信号处理、文件系统信息如umask和当前工作目录，以及除栈和.text段外的虚拟地址空间。而非共享资源则包括线程ID、线程特有的信号掩码、错误变量、实时调度策略和优先级，以及线程栈中的本地变量和函数调用链接信息。 在Linux中，早期版本的内核并不直接支持线程，而是通过clone()系统调用来模拟线程。LinuxThreads项目就是这样的一个例子，但它存在一些缺陷，特别是在处理信号和线程同步方面。为了克服这些问题，后来引入了NPTL（Native POSIX Thread Library），它在内核级别提供了对线程的真正支持，提高了线程的效率和兼容性。 线程和进程在并发执行和资源管理上有着显著的区别，理解这些概念对于优化和调试多线程程序至关重要。正确理解和使用线程可以极大地提高程序的性能和响应速度。