'Diferença entre processo e thread' é uma das perguntas mais frequentes em entrevistas técnicas. Ambos os processos e threads estão relacionados entre si e são muito semelhantes, o que cria confusão para entender as diferenças entre os dois. O processo e o thread são uma sequência de execução independente, mas ambos são diferenciados de forma que os processos são executados em espaços de memória diferentes, enquanto os threads do mesmo processo são executados no espaço de memória compartilhada.
Neste tópico entenderemos a breve introdução de processos e threads e quais são as outras diferenças entre ambos.
O que é processo?
Um processo é uma instância de um programa que está sendo executado. Quando executamos um programa, ele não é executado diretamente. Leva algum tempo para seguir todas as etapas necessárias para executar o programa, e seguir essas etapas de execução é conhecido como processo.
Um processo pode criar outros processos para executar múltiplas tarefas ao mesmo tempo; os processos criados são conhecidos como clone ou processo filho , e o processo principal é conhecido como processo pai . Cada processo contém seu próprio espaço de memória e não o compartilha com outros processos. É conhecida como entidade ativa. Um processo típico permanece no formato abaixo na memória.
Um processo no sistema operacional pode permanecer em qualquer um dos seguintes estados:
Como funcionam os processos?
Quando começamos a executar o programa, o processador começa a processá-lo. São necessárias as seguintes etapas:
- Primeiramente, o programa é carregado na memória do computador em código binário após a tradução.
- Um programa requer memória e outros recursos do sistema operacional para ser executado. Os recursos como registros, contador de programa e uma pilha, e esses recursos são fornecidos pelo sistema operacional.
- Um registrador pode ter uma instrução, um endereço de armazenamento ou outros dados exigidos pelo processo.
- O contador do programa mantém o controle da sequência do programa.
- A pilha contém informações sobre as sub-rotinas ativas de um programa de computador.
- Um programa pode ter diferentes instâncias dele, e cada instância do programa em execução é conhecida como processo individual.
Características do Processo
- Cada vez que criamos um processo, precisamos fazer uma chamada de sistema separada para cada processo no sistema operacional. O garfo () função cria o processo.
- Cada processo existe dentro de seu próprio endereço ou espaço de memória.
- Cada processo é independente e tratado como um processo isolado pelo sistema operacional.
- Os processos precisam de IPC (Comunicação entre processos) para se comunicarem entre si.
- Não é necessária uma sincronização adequada entre processos.
O que é Tópico?
Um thread é o subconjunto de um processo e também é conhecido como processo leve. Um processo pode ter mais de um thread, e esses threads são gerenciados de forma independente pelo escalonador. Todos os threads dentro de um processo estão inter-relacionados entre si. Threads têm algumas informações comuns, como segmento de dados, segmento de código, arquivos, etc., que é compartilhado com seus threads pares. Mas contém seus próprios registros, pilha e contador.
Como funciona o tópico?
Como discutimos, um thread é um subprocesso ou uma unidade de execução dentro de um processo. Um processo pode conter um único thread para vários threads. Um thread funciona da seguinte maneira:
- Quando um processo é iniciado, o sistema operacional atribui memória e recursos a ele. Cada thread dentro de um processo compartilha apenas a memória e os recursos desse processo.
- Threads são usados principalmente para melhorar o processamento de um aplicativo. Na realidade, apenas um único thread é executado por vez, mas devido à rápida alternância de contexto entre threads, dá-se a ilusão de que os threads estão sendo executados paralelamente.
- Se um único thread é executado em um processo, ele é conhecido como um thread único E se vários threads forem executados simultaneamente, isso é conhecido como multithreading.
Tipos de tópicos
Existem dois tipos de threads, que são:
1. Tópico de nível de usuário
Como o nome sugere, os threads de nível de usuário são gerenciados apenas pelos usuários e o kernel não possui suas informações.
Eles são mais rápidos, fáceis de criar e gerenciar.
O kernel considera todos esses threads como um único processo e os trata como um único processo.
Os threads de nível de usuário são implementados por bibliotecas de nível de usuário, não pelas chamadas do sistema.
2. Thread em nível de kernel
Os threads no nível do kernel são manipulados pelo sistema operacional e gerenciados por seu kernel. Esses threads são mais lentos que os threads de nível de usuário porque as informações de contexto são gerenciadas pelo kernel. Para criar e implementar um thread em nível de kernel, precisamos fazer uma chamada de sistema.
Recursos do tópico
- Threads compartilham dados, memória, recursos, arquivos, etc., com seus threads pares dentro de um processo.
- Uma chamada de sistema é capaz de criar mais de um thread.
- Cada thread possui sua própria pilha e registro.
- Threads podem se comunicar diretamente entre si, pois compartilham o mesmo espaço de endereço.
- Threads precisam ser sincronizados para evitar cenários inesperados.
Principais diferenças entre processo e thread
- Um processo é independente e não está contido em outro processo, enquanto todos os threads estão logicamente contidos em um processo.
- Os processos são muito pesados, enquanto os threads são leves.
- Um processo pode existir individualmente, pois contém sua própria memória e outros recursos, enquanto um thread não pode ter existência individual.
- Não é necessária uma sincronização adequada entre processos. Por outro lado, os threads precisam ser sincronizados para evitar cenários inesperados.
- Os processos podem se comunicar entre si usando apenas comunicação entre processos; por outro lado, os threads podem se comunicar diretamente entre si, pois compartilham o mesmo espaço de endereço.
Tabela de diferenças entre processo e thread
| Processo | Fio |
|---|---|
| Um processo é uma instância de um programa que está sendo executado ou processado. | Thread é um segmento de um processo ou processo leve que é gerenciado pelo agendador de forma independente. |
| Os processos são independentes uns dos outros e, portanto, não compartilham memória ou outros recursos. | Threads são interdependentes e compartilham memória. |
| Cada processo é tratado como um novo processo pelo sistema operacional. | O sistema operacional considera todos os threads de nível de usuário como um único processo. |
| Se um processo for bloqueado pelo sistema operacional, o outro processo poderá continuar a execução. | Se qualquer thread de nível de usuário for bloqueado, todos os seus threads pares também serão bloqueados porque o sistema operacional considera todos eles como um único processo. |
| A alternância de contexto entre dois processos leva muito tempo, pois eles são pesados em comparação com o thread. | A alternância de contexto entre os threads é rápida porque eles são muito leves. |
| O segmento de dados e o segmento de código de cada processo são independentes um do outro. | Threads compartilham segmentos de dados e segmentos de código com seus threads pares; portanto, são os mesmos para outros threads também. |
| O sistema operacional leva mais tempo para encerrar um processo. | Threads podem ser encerrados em muito pouco tempo. |
| A criação de novos processos leva mais tempo, pois cada novo processo consome todos os recursos. | Um thread precisa de menos tempo para ser criado. |