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线程通信与进程通信的区别笔记

news 2025/7/12 13:14:34

基本概念

线程通信

线程通信是指 同一进程内多个线程之间通过共享内存（变量）与同步机制来交换信息或协调操作 的行为。线程之间天然共享堆内存，因此通信方式更为轻便。

进程通信

进程通信（Inter-Process Communication，IPC）是指 不同进程之间通过系统提供的机制（如管道、Socket、共享内存等）交换数据或协作控制。由于进程拥有独立内存空间，通信需借助操作系统支持。

通信机制对比

维度	线程通信	进程通信
通信基础	共享内存	独立内存，需 IPC 机制
内存访问	直接读写共享变量	无法直接访问，需操作系统中转
通信效率	高（无需拷贝）	较低（多次数据拷贝或上下文切换）
通信机制示例	`wait/notify`、`volatile`、`Lock` 等	管道、Socket、共享内存、消息队列等
开销	较低	较高（进程调度、内核调用）

性能与资源对比

维度	线程通信	进程通信
启动速度	快	慢
上下文切换成本	低	高（需内核态切换）
内存资源使用	共享，资源节省	独立，占用更多资源
数据一致性维护	程序控制（需同步）	操作系统层面隔离

安全性与稳定性

维度	线程通信	进程通信
数据隔离	无隔离（需同步机制）	天然隔离
崩溃影响范围	一个线程崩溃可能影响整个进程	进程独立，崩溃不会影响其他进程
锁机制使用	频繁使用 Lock、synchronized 等	通常不涉及锁

典型应用场景

场景	建议使用方式
多个任务协同处理（同一服务）	线程通信
多模块之间逻辑解耦	进程通信
分布式服务、跨平台通信	进程通信（如 RPC）
高性能计算任务并发	线程通信
安全性隔离要求高	进程通信

常见通信方式

线程通信方式（Java）：

wait() / notify()
join()
volatile
synchronized / Lock
Condition
BlockingQueue
CountDownLatch / CyclicBarrier / Semaphore
ThreadLocal（线程独立数据）
CompletableFuture

进程通信方式：

管道（Pipe）
消息队列（Message Queue）
共享内存（Shared Memory）
信号量（Semaphore）
Socket 套接字通信（支持跨主机）
内存映射文件（mmap）
RPC / gRPC / HTTP 接口调用

示例代码对比（Java）

线程通信示例（共享变量 + volatile）

class Flag {volatile boolean stop = false;
}Flag flag = new Flag();Thread worker = new Thread(() -> {while (!flag.stop) {// 处理任务}System.out.println("线程收到停止信号");
});worker.start();// 主线程通知停止
Thread.sleep(1000);
flag.stop = true;

进程通信示例（Socket）

服务端进程

ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
Socket client = server.accept();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
System.out.println("收到进程消息: " + reader.readLine());

客户端进程

Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
writer.println("Hello from process B");

总结对比表

特性	线程通信	进程通信
是否共享内存	是	否
通信速度	快	相对较慢
是否需同步机制	是（需同步锁）	否（系统隔离）
数据一致性维护方式	编程控制	系统控制
崩溃影响	会影响整个进程	崩溃进程不影响其他
通信方式复杂度	低（标准库）	高（需额外 IPC 机制）
应用示例	Java 多线程、线程池	分布式系统、微服务、数据库通信等
常用通信方式	wait/notify、共享变量、Queue等	Socket、共享内存、消息队列、Pipe等