前言
1. 进程 和 线程 的通俗比喻
进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念。
假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。进程 就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。线程 就好比车间里的工人。
一个进程可以包括多个线程。车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫 “互斥锁”（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做 “信号量”（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。
操作系统的设计，因此可以归结为三点：
- 以多进程形式，允许多个任务同时运行；
- 以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；
- 提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。
首先来一句概括的总论：进程 是资源分配的最小单位，线程 是CPU调度的最小单位。
【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。多道程序设计出现后，实现了程序的并发执行和资源共享，提高了系统的效率和系统的资源利用率。
2. 进程的缺点
- 操作系统调度切换多个线程要比切换调度进程在速度上快的多。而且进程间内存无法共享，通讯也比较麻烦。
- 线程之间由于共享进程内存空间，所以交换数据非常方便；在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。
【线程】
(a) 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，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、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，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别；
- 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，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，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；
(b) 线程的缺点
- 调度时, 要保存线程状态，频繁调度, 需要占用大量的机时；
- 程序设计上容易出错（线程同步问题）。
2. 多进程 和 多线程 的优缺点
（1）多进程的优点
- 每个进程互相独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃没关系；
- 通过增加CPU，就可以容易扩充性能；
- 可以尽量减少线程加锁 / 解锁的影响，极大提高性能，就算是线程运行的模块算法效率低也没关系；
- 每个子进程都有例如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）多进程的缺点
- 逻辑控制复杂，需要和主程序交互；
- 需要跨进程边界，如果有大数据量传送，就不太好，适合小数据量传送、密集运算；
- 多进程调度开销比较大；
(a) 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；
(b) 多线程的缺点
- 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到整个程序的稳定性；
- 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，大约是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
【总结】
在开发中，最好是多进程和多线程结合，即根据实际的需要，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，关键是自己看起来实现方便有能够满足要求，代价也合适。
3. 并发 和 并行
并发(concurrency)，指同一时刻只能有一条指令执行，多个线程的对应的指令被快速轮换地执行，线程 / 任务之间会互相切换。
- 处理器先执行线程 A 的指令一段时间，再执行线程 B 的指令一段时间，再切回到线程 A，快速轮换地执行。
- 处理器切换过程中会进行上下文的切换操作，进行多个线程之间切换和执行，这个切换过程非常快，使得在宏观上看起来多个线程在同时运行。
- 每个线程的执行会占用这个处理器一个时间片段，同一时刻，其实只有一个线程在执行。
并行(parallel) 指同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。
- 不论是从宏观上还是微观上，多个线程都是在同一时刻一起执行的。
- 并行只能在多处理器系统中存在，如果只有一个核就不可能实现并行。
【区别】并发在单处理器和多处理器系统中都是可以存在的，一个核就可以实现并发。
【注意】具体是并发还是并行取决于操作系统的调度。
参考链接：
- （知乎）线程和进程的区别是什么？
- 进程与线程的一个简单解释
- Python：多进程和多线程
- Python多线程与多进程
- 进程、线程，cpu核数的关系