Чем процесс отличается от потока?

Процесс — единица изоляции. Операционная система выдаёт ему виртуальное адресное пространство (код, данные, куча, стеки), таблицу открытых файлов, идентификатор, права пользователя. Один процесс не может прочитать память другого — это защищает систему от чужих ошибок.

Поток — единица планирования: последовательность инструкций, которую планировщик ставит на ядро процессора. В процессе есть хотя бы один поток. Потоки одного процесса видят одну и ту же память, поэтому обмениваться данными им просто — достаточно общей переменной. Но ровно отсюда гонки данных и необходимость синхронизации.

У каждого потока своё:

• стек — локальные переменные и цепочка вызовов;
• регистры и счётчик команд;
• состояние планирования (работает, готов, ждёт).

Общее у потоков процесса — куча, статические данные, код, открытые файлы и сокеты, рабочий каталог.

Цена. Создать процесс дороже: нужно новое адресное пространство (в Linux fork копирует таблицы страниц, а сами страницы — лениво, copy-on- write). Переключение между процессами дороже переключения потоков: меняется адресное пространство, сбрасывается часть кэша трансляции адресов (TLB).

Изоляция против удобства. Ошибка доступа к памяти в одном потоке убивает весь процесс. Поэтому браузеры запускают вкладки отдельными процессами, а веб-серверы вроде nginx и PostgreSQL используют рабочие процессы. Обмен между процессами — через каналы (pipe), сокеты, общую память, файлы.

Связь с языками. В Java поток Thread — поток ОС (виртуальные потоки Java 21 — лёгкие, их много на одном потоке ОС). В Python потоки — тоже потоки ОС, но GIL не даёт им одновременно исполнять байт-код, поэтому для вычислений берут процессы (multiprocessing).

from threading import Thread
from multiprocessing import Process

counter = 0
def inc():
    global counter
    counter += 1

t = Thread(target=inc); t.start(); t.join()
print(counter)   # 1 — поток изменил общую переменную

p = Process(target=inc); p.start(); p.join()
print(counter)   # всё ещё 1 — у процесса своя копия памяти