进程,线程,多线程,并行,并发

假设我们要运行一个 Web 服务器 nginx：

程序：nginx 是一个静态的程序文件，它包含了处理 HTTP 请求、响应客户端的代码。这个文件通常保存在 /usr/sbin/nginx 路径下。
进程：
- 当你在终端中输入 nginx 命令时，操作系统会根据该程序创建一个新的进程。这个进程会开始执行 nginx 程序中的代码，并开始监听端口（通常是 80 或 443）。
- 这个进程会持续运行，直到你发送停止命令（比如 nginx -s stop）来终止它。
多进程或多线程：
- 在 nginx 中，这个主进程（父进程）会负责接受客户端请求，并根据配置启动多个 工作进程 来处理实际的请求。这些工作进程可能是多进程（每个进程处理一部分请求）或多线程（每个进程内有多个线程处理请求）来并发地处理请求。

就是，我们 web 服务器(多核处理器)启动这个 nginx 进程。然后，我们发送多个请求。这个 web 服务器就可以实现根据配置启动多个进程，或者在一个进程里开启多个线程，从而实现并发/并行这样.

进程是程序在计算机中执行时的基本单位。它包含程序代码、数据、堆栈、寄存器、文件描述符等。进程是操作系统进行资源管理和调度的基本单位。每个进程都有自己的地址空间、内存和资源。操作系统通过进程调度器来管理多个进程的执行。

特征：
- 每个进程都有自己的地址空间。
- 进程间相互独立，通常无法直接共享内存。
- 启动一个进程的开销比较大，因为涉及到创建一个完整的资源环境（内存、文件描述符等）。
例子：运行一个 Java 程序、启动一个浏览器、打开一个文本编辑器等，都是进程。

线程是进程中的一个执行单元。每个进程至少有一个线程，称为主线程。线程共享进程的资源，如内存、文件描述符等，因此线程间通信比进程间通信要高效得多。每个线程有自己的程序计数器、栈和局部变量，但它们共享进程的全局变量。

多线程是指在同一个进程中同时执行多个线程。每个线程可以独立执行程序中的不同任务，多个线程共享进程的资源。多线程可以在一个处理器上轮流执行（通过上下文切换），也可以在多个处理器上并行执行（当系统支持多核处理器时）。

特征：
- 同一进程内有多个线程并发执行。
- 线程间共享进程的资源，通信效率高。
- 使用多线程可以提高程序的并发性，特别是对于 I/O 密集型任务和某些并行计算任务。
例子：一个 web 服务器可能为每个客户端请求创建一个独立的线程来处理不同的请求。

并发指的是多个任务在同一时间段内进行管理和处理。并发并不意味着任务是同时执行的，而是任务在同一时间段内交替执行，给人一种同时执行的错觉。换句话说，在多核处理器的系统中，进程或线程之间可能在一个时间段内交替进行计算。

特征：
- 多个任务被安排在同一时间段内执行，但不一定是同时执行的。
- 在单核处理器上，通过上下文切换来实现并发。
- 并发关注的是任务的调度和管理，而不是任务的物理同时执行。
例子：
- 在单核 CPU 上运行的多个进程或线程，CPU 通过快速切换上下文来实现任务交替执行。
- 使用 async/await 机制处理多个 I/O 操作，尽管它们可能是依次执行的，但看起来是并发的。

并行指的是多个任务同时在多个处理器（或多个核心）上执行。并行要求有多个处理器或核心，能够在物理上同时执行多个任务。这意味着每个处理器或核心执行不同的任务，完全独立且并行。

进程和线程的关系：
- 进程是资源分配的基本单位，而线程是 CPU 调度的基本单位。
- 一个进程至少有一个线程，可以有多个线程（即多线程）。
- 线程共享进程的资源（如内存），而进程间的资源是隔离的。
多线程和并发的关系：
- 多线程通常用于实现并发。
- 在多核处理器上，多线程可以实现真正的并行处理，但在单核处理器上，多线程通过上下文切换来实现并发。
- 并发侧重于任务管理，任务可以交替执行，提升了程序的响应性，减少了 I/O 阻塞。
并发和并行的区别：
- 并发是任务管理的能力，任务可能交替执行，不一定是同时执行。
- 并行是物理上同时执行多个任务的能力，要求多个处理器或核心。

假设你有一个 Web 服务器，它同时处理多个用户的请求。如果服务器使用多线程，它会为每个请求分配一个线程，在同一时刻，多个线程可能在不同的时刻交替执行，处理多个请求。这种情况称为并发。如果服务器有多个 CPU 核心，它可能会同时执行多个线程，这称为并行。

它们之间的关系本质上是：进程是任务的单位，线程是执行的单位，线程可以实现并发，并发可以在多核系统上通过并行实现。