一文讲解进程、线程、多进程、多线程的优缺点

一. 在Linux下编程，多进程编程较多使用，而多线程编程相对较少。IBM的一位工程师进行了测试，发现切换线程上下文时，Windows比Linux快一倍多。使用最快的锁（Windows 2000的临界区和Linux的pthread_mutex），Windows的速度比Linux快约五倍。当然，这并不意味着Linux不好，经过实际编程后，综合来看，我认为Linux更适合构建高性能服务器，但在多线程这一具体领域，Linux稍逊于Windows。这是可以理解的，因为Unix家族起源于多进程，而Windows从一开始就是多线程的。

如果是在UNIX/Linux环境下，使用多线程并无必要。多线程比多进程性能高？这是误导！应该说，多线程比多进程成本低，但性能较低。在UNIX环境中，多进程调度开销与多线程调度开销没有显著差异，也就是说，UNIX进程调度效率非常高。内存消耗方面，两者仅在全局数据区有所不同，现在内存价格低廉，服务器内存动辄几G，这不是问题。

多进程好比立体交通系统，虽然建设成本高，上下坡多耗些油，但不易堵车。多线程类似平面交通系统，建设成本低，但红绿灯太多，容易堵车。就像我们都开跑车，油（主频）不是问题，也不怕上下坡，但最怕堵车。

高性能交易服务器中间件，如TUXEDO，都提倡使用多进程。实际测试表明，TUXEDO的性能和并发效率非常高。TUXEDO出自贝尔实验室，与UNIX同源，应该是对UNIX理解最深刻的，他们的意见具有重要的参考价值。

二. 进程

1. 进程的优点 顺序程序的特点：具有封闭性和可再现性；程序的并发执行和资源共享。多道程序设计的出现，实现了程序的并发执行和资源共享，提高了系统的效率和资源利用率。
2. 进程的缺点 操作系统调度切换多个线程比切换调度进程要快得多。而且进程间内存无法共享，通信也较为麻烦。线程之间由于共享进程内存空间，交换数据非常方便；在创建或撤销进程时，由于系统需要为其分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤销线程时的开销。

三. 线程

1. 线程的优点 它是一种非常“节俭”的多任务操作方式。在Linux系统下，启动一个新进程必须为其分配独立的地址空间，建立众多数据表来维护其代码段、堆栈段和数据段，这是一种“昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所需的空间远小于启动一个进程所需的空间，而且，线程间切换所需的时间也远小于进程间切换所需的时间。当然，在具体系统上，这个数据可能会有较大差异；线程间方便的通信机制，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，一个线程的数据可以直接为其他线程所用，这不仅快捷，而且方便；使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。
2. 线程的缺点 调度时，需要保存线程状态，频繁调度需要占用大量的机器时间；程序设计上容易出错（线程同步问题）。

四. 多进程

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1. 多进程优点 每个进程互相独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃无关紧要；通过增加CPU，可以轻松扩展性能；可以尽量减少线程加锁/解锁的影响，极大提高性能，即使线程运行的模块算法效率低也没关系；每个子进程都有2GB地址空间和相关资源，总体能够达到的性能上限非常大。
2. 多进程缺点 逻辑控制复杂，需要与主程序交互；需要跨进程边界，如果有大量数据传送，就不太好，适合小数据量传送、密集运算；多进程调度开销较大。

五. 多线程

1. 多线程的优点 无需跨进程边界；程序逻辑和控制方式简单；所有线程可以直接共享内存和变量等；线程方式消耗的总资源比进程方式好。
2. 多线程缺点 每个线程与主程序共用地址空间，受限于2GB地址空间；线程之间的同步和加锁控制比较麻烦；一个线程的崩溃可能影响整个程序的稳定性；到达一定的线程数程度后，即使再增加CPU也无法提高性能，例如Windows Server 2003，大约1500个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为1M），如果设定线程堆栈为2M，还达不到1500个线程总数；线程能够提高的总性能有限，而且线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU。

在开发中，最好是将多进程和多线程结合，即根据实际需要，每个CPU开启一个子进程，这个子进程开启多线程可以为若干同类型的数据进行处理。当然，你也可以利用多线程+多CPU+轮询方式来解决问题。方法和手段是多样的，关键是实现方便且能满足需求，代价也合适。

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