进程和线程的概念
进程
操作系统<b>资源分配的最小单位</b>
进程拥有独立虚拟地址空间、文件描述符、堆、信号处理、环境变量
线程
操作系统<b>CPU 调度的最小单位</b>
线程共享所属进程的绝大部分资源，每个线程仅有自己的栈、寄存器、线程局部存储 TLS
进程和线程的对比
资源隔离
进程：资源完全独立，一个进程崩溃，<b>不会影响其他进程</b>
线程：共享进程地址空间；<b>一个线程崩溃，整个进程直接崩溃</b>
切换开销
进程切换：需要切换页表、刷新 TLB，保存全套硬件上下文，开销<b>大</b>
线程切换：同一进程内，虚拟地址空间不用换，只保存少量寄存器，开销<b>小</b>
通信方式（重点）
进程间通信 IPC：管道、消息队列、共享内存、信号量、Socket、信号。<b>复杂，开销大</b>
线程通信：直接读写<b>全局变量 / 堆变量</b>即可；但必须加锁（mutex）防止竞态，简单但容易出现线程安全问题。
地址空间
进程：拥有独立虚拟内存地址空间
线程：共享进程虚拟地址空间；每个线程私有：<b>栈、寄存器、TLS</b>
创建销毁
进程：`fork()`，开销大
线程：`pthread_create`，开销小
进程间通信IPC
命名管道FIFO
<b>有文件节点在磁盘</b>，但磁盘不存数据，数据仍在内核缓冲区<br>
支持<b>无血缘关系进程</b>互相通信
匿名 pipe 靠继承 fd；FIFO 靠文件名字找到管道
消息队列
内核维护消息链表；每条消息带类型标记
优点：<b>有消息边界</b>，不是字节流；可以按类型筛选读取；支持非亲缘进程
缺点：内核限制总大小，数据拷贝两次（用户→内核→用户）
<b>共享内存（速度最快）</b>
内核开辟一块物理内存，<b>映射到多个进程的虚拟地址空间</b>
数据<b>不需要内核拷贝</b>，进程直接读写这块内存，速度最快
<b>本身不带同步互斥机制！</b> 多进程同时读写会竞争出错，必须搭配信号量 /mutex 做保护
信号量
不传递业务数据，专门做同步、互斥
计数器，用来控制多进程访问共享资源
P 操作（减 1，申请资源）；V 操作（加 1，释放资源）
典型搭档：<b>共享内存 + 信号量</b>
信号
异步通知机制，传递<b>信号编号</b>，传递数据能力极弱
属于软中断；进程收到信号会打断当前执行流跳转到信号处理函数
Socket
支持本机进程通信，也支持跨机器网络通信
本地 Unix 域 socket：文件形式，不走网卡，本机性能很高
TCP/UDP socket：跨主机机器之间 IPC
线程间通信
线程共享进程虚拟地址空间，不需要内核专门提供 IPC 机制
共享全局 / 堆变量（最基础）
直接读写，但是会产生数据竞争，必须加同步工具
互斥锁 mutex
同一时间只允许一个线程访问临界资源，保护共享数据
读写锁 rwlock
读共享，写独占；读多写少场景
自旋锁 spinlock
获取不到锁不阻塞，原地循环忙等；适合锁持有时间很短
