Process vs Thread
Program/Process/Thread 差異
Program: 尚未load入記憶體的 code，如同軟體的藍圖
Process: 已經執行並且 load 到記憶體中的 Program。點開應用程式就是將 Program 活化成 Process。可以想像Process為正在作業的工廠，而Program是工廠的藍圖。
以下條列幾點 Process 的觀念 —
- Process 是電腦中已執行 Program 的實體。
- 每一個 Process 是互相獨立的。
- Process 本身不是基本執行單位，而是 Thread (執行緒)的容器。
- Process 需要一些資源才能完成工作，如 CPU、記憶體、檔案以及I/O裝置。
- 在多功作業系統(Multitasking Operating System)中，可以同時執行數個Process ，然而一個CPU核心一次只能執行一個 Process (因此才有現在的多核處理器)，而 Process 的運行量總量不會少於 CPU 的總量，又Process 會佔用記憶體，因此如何排程(Scheduling，恐龍本第五章) 、如何有效管理記憶體(恐龍本第八章)則是 OS 所關注的事。
Process 是怎麼溝通的？Process 溝通的方式叫做 IPC，Interprocess Communication，通常分為 Shared memory 和 Message Passing。前者是共享一塊記憶體；後者是透過 send() 和 receive() 來傳遞、接收資料。
而作業系統為了管理那麼多 Process，會在 Kernel 中針對每一個 Process 建立一個表格或 Block，稱為 PCB（Process Control Block），記載該 Process 的相關資訊。
而所謂的分時多工就是指，CPU 在極短的時間內切換做不同的事情，短到讓我們感覺它同時在處理；既然 Process 不是同時被處理的，那麼 Process 就會有不同的狀態。以下是 Process 的五個狀態，這圖又稱為 Process State Diagram，很重要：
- New（或稱 Created）：是指 Process 被建立，但尚未配置 Memory，還在等待。
- Ready：Long-term Scheduler 會決定要把哪些 Process 載入到 Memory，放在 Ready Queue 中等待執行。
- Running：接著會由 Short-term Scheduler 決定哪些 Process 要讓 CPU 執行。在 Running 階段就是取得 CPU 執行階段。若該 Process 被中斷（Interrupt），也會回到 Ready 階段。
- Wait（或稱 Blocked）：Process 因為等待某些事件而放在這裡，例如 I/O 事件。之後會再回到 Ready Queue 中等待 Short-term Scheduler 分派（Dispatch）。
- Terminated：最後 Process 結束工作。
還有一種東西叫 Medium-term Scheduler，不是每個作業系統都有。當記憶體不足時，它會把 Process 從記憶體移到HDD的virtual memory，必要的時候再把它放回來。
由於 Process 的狀態被改變，CPU 每次處理不同事情前後也都要把狀態存下來、重新載入，這個動作則稱為 Context Switch，就看硬體配備不同而會有不同的耗時。
通常 Context Switch 的時機：多工、中斷、System Call。
Thread: 在同一個 Process 中會有很多個 Thread ，每一個 Thread 負責某一項功能。以聊天室 Process 為例，可以同時接受對方傳來的訊息以及發送自己的訊息給對方，就是同個 Process 中不同 Thread的功勞。Thread 就是工廠內的工人，確保工廠的每項功能，並且共享工廠內的每一項資源。
以下條列幾點 Thread 的觀念 —
- 同一個 Process 會同時存在多個 Thread。
- 同一個 Process 底下的 Thread 共享資源，如 記憶體、變數等，不同的Process 則否。
- 在多執行緒中(Multithreading)，兩個執行緒若同時存取或改變全域變數(Global Variable)，則可能發生同步(Synchronization，恐龍本第六章)問題。若執行緒之間互搶資源，則可能產生死結(Deadlock，恐龍本第七章)，同樣的，如何避免或預防上述兩種情況的發生，依然是 OS 所關注並改善的。
Thread 共享的資源有global variables, static variables(bss area, data area), text area, dynamic allocated variables(heap area).
Thread的local variables, stack裡的variables是不共享的
單執行緒和多執行緒之比較:
Process 和 Thread 之比較：
Process
1. OS 分配 資源 之對象單位
2. Process 間並無共享記憶體
3. Process 的 Context Switch 慢，管理成本高
Thread
1. OS 分配 CPU 時間 之對象單位
2. Thread 間共用同一個 Process 的記憶體
3. Thread 的 Context Switch 快，管理成本低
Reference:
https://noob.tw/operating-system-multitasking/
https://medium.com/@yovan/os-process-thread-user-kernel-%E7%AD%86%E8%A8%98-aa6e04d35002(此篇有延伸user-level thread/kernel-level thread)
