程序和線程基礎（理論概念）
1. 定義
看了下面的定義，可能會有點暈，但我還是要把他寫下來（為了嚴謹）。
程序是資源（CPU、記憶體等）配置設定的基本機關，具有一定獨立功能的程式關于某個資料集合上的一次運作活動，程序是系統進行資源配置設定和排程的一個獨立機關。
線程是程序的一個實體，是獨立運作和獨立排程的基本機關（CPU上真正運作的是線程）。線程自己基本上不擁有系統資源，隻擁有一點在運作中必不可少的資源(如程式計數器,一組寄存器和棧)，但是它可與同屬一個程序的其他的線程共享程序所擁有的全部資源。
2.差別
線程基本上類似于程序（有時被稱為“輕量級程序”）。線程屬于程序。簡單的模型是在每個程序中有一個線程（在這種情況下，術語“線程”變得多餘），但任何程序都可以有多個線程。線程共享它們的大部分上下文，盡管它們每個都有一些私有資料空間，例如處理器寄存器和它們自己的堆棧。
- 程序是資源配置設定的基本機關；線程是程式執行的基本機關。
- 程序擁有自己的資源空間，沒啟動一個程序，系統就會為它配置設定位址空間；而線程與CPU資源配置設定無關，多個線程共享同一程序内的資源，使用相同的位址空間。
- 一個程序可以包含若幹個線程。
3. 優劣
正是因為這二者有差別，是以帶來的各自的優劣
- 線程之間的通信更友善，同一程序下的線程共享全局變量、靜态變量等資料，而程序之間的通信需要以通信的方式（Inter Process Communication，IPC)進行。不過如何處理好同步與互斥是編寫多線程程式的難點。
- 線程的排程與切換比程序快很多，同時建立一個線程的開銷也比程序要小很多。
- 但是多程序程式更健壯，多線程程式隻要有一個線程死掉，整個程序也死掉了，而一個程序死掉并不會對另外一個程序造成影響，因為程序有自己獨立的位址空間。
除此之外，推薦看一下阮一峰的一篇部落格：程序與線程的一個簡單解釋，用圖解釋十分生動形象。
為什麼這個問題是面試高頻？
既然這個問題是面試當中會被經常問到的，是以我去網上找一個答案，背出來不就好了。
但是，真的背答案就可以了嗎？
我們來分析一下為什麼衆多面試官老是問這個問題，他應該并不是想聽到一個對書本上概念的重複。
那麼，他究竟想考什麼？
- 側重點一：面試官想要了解面試者對這一知識點的了解程度（因為這是作業系統中不得不提的一個概念）。如果這個概念回答不上來，意味着面試者對作業系統的學習并不深。
- 側重點二：面試官可以對你的回答作進一步展開，通過你的回答某個側重點方向來進一步提問你對你自己回答的了解。（這個高頻問題的價值所在）。
比如：
- 當你回答到：程序與線程的記憶體結構不同。程序與程序之間不能共享記憶體，而線程可以。那麼面試官就可以就記憶體這一點深入提問——記憶體如何尋址？
- 當你回答：線程之間通信很友善，程序與程序通信不友善。那麼問題就又來了，你給我說一下程序之間怎麼通信？程序之間通信方法有哪些？不同通信方法有哪些優劣點？
再談“程序”與“線程”（口語表述）
程序的本質： ：正在執行的一個程式，可以程序比作一個容器或者工廠
通過上圖，友善我們了解并記憶：
- 程序與程序之間相對獨立
- 程序可以包括幾個或者上百個線程在運作。
- 記憶體（邏輯記憶體）包括在程序裡面，每個程序的記憶體都是互相獨立的，但從一個更高的層次上看，不同的程序也共享着一個巨大的空間，這個空間就是整個計算機。
- 程序共有檔案/網絡句柄（handle），這樣可以打開同一個檔案，搶同一個網絡端口。
從不同的視角來看程序：
線程的本質：真正運作的是一個一個的線程
同理，上圖我們知道線程包含：
- 棧（堆棧）：主線程的main函數、進行函數調用的參數和傳回位址、局部變量等内容都會被壓入棧内
- PC（Program Couner）：程式計數器，PC的指針指向代碼所在的記憶體位址。
- TLS（Thread local storage）：配置設定記憶體，存放變量
當有了上面的問題做引子後，面試官就可以借此引出更多話題：
1. 如何通信（溝通）的内容
通信是人的基本需求，程序與程序之間是互相獨立的，也有通信需求。根據這一問題就可以展開内容提問：
- 程序/線程如何通信
- 答：程序可以通過管道、套接字、信号互動、共享記憶體、消息隊列等等進行通信；而線程本身就會共享記憶體，指針指向同一個内容，互動很容易。
- 通信方式的差異，比如程序間共享記憶體和消息隊列有何異同？
2. 如何同步（協調）的内容
一旦有了通信，人與人之間就會産生沖突，程序也一樣。這些沖突就會展現在如何同步上。
- 在單個CPU下，實際上在任何時刻隻能有一個程序處于執行狀态。而其他程序則處于非執行狀态。我們是如何确定在任意時刻到底由哪個程序執行，哪些不執行呢？進而又可以引出鎖的概念？（如何進行程序排程？）
- 線程之間的關系是合作關系。既然是合作，那就得有某種約定的規則，否則合作就會出問題。（如何進行線程同步？）
3. 關于記憶體原理相關問題
程序要配置設定記憶體，是以開銷很大，程序隻需要配置設定棧，配置設定一個PC就好，記憶體開銷小。
這一塊就可以問到了作業系統中的記憶體原理相關的内容。
線程可以由作業系統排程程式管理，或者在使用者級别由應用程式中的單獨排程程式管理。 （或兩者兼有！）在 Java（可能還有其他地方）中，在應用程式 (JVM) 中排程的線程稱為“綠色線程”；作業系統中的那些（如果可用）是“本機線程”。
就像程序一樣，每個線程都有自己的狀态：{正在運作、就緒或阻塞}。
使用者的線程管理通常允許更快的線程切換（不需要（慢）系統調用），并且可以根據應用程式定制排程，具有更可預測的行為。另一方面，這些可能需要使用依賴于所有線程“表現良好”的協作排程；例如，如果一個線程進行了阻塞的系統調用，則所有線程（在該程序中）都将被阻塞，即使其他線程（原則上）可以繼續；是以可能會有不必要的（且昂貴的）程序上下文切換。
作業系統的線程管理允許以與任何程序類似的方式排程線程。上下文切換（在同一程序内）可能比程序切換更便宜。
總結
總之，如果上述内容你都了解，那肯定是不怕被問到（大佬，請收下我的膝蓋）；如果看了此篇文章之後，你能答出個大概，我相信面試官也會放過你，畢竟，我們也真的不是背書機器。是以，我們在回答過程中，盡量别給自己挖坑，用自己了解的知識點進行回答。切忌背書式的回答，模棱兩可，因為這樣面試官幾個連環炮就容易暴露問題了。
- 程序是什麼？它指的是一個運動中的程式。從名字上看，程序表示的就是進展中的程式。一個程式一旦在計算機裡運作起來，它就成為一個程序。程序與程序之間可以通信、同步、競争，并在一定情況下可能形成死鎖。
- 那麼線程是什麼？我們知道，程序是運轉的程式，是為了在CPU上實作多道程式設計而發明的一個概念。但是程序在一個時間隻能幹一件事情。如果想同時幹兩件事，辦法就是線程。線程是程序裡面的一個執行上下文或者執行序列。
- 《現代作業系統（第3版）》
- 《作業系統之哲學原理(第2版)》