プロセスとスレッドの違いは何ですか。

Question

プロセスとスレッドの違いは何ですか。

IT Interview Practice · Accepted Answer

**プロセスは自身のメモリを持つ隔離されたプログラムであり、スレッドは同じプロセス内の他のスレッドとメモリを共有する実行の単位です。** 1つのプロセスは多数のスレッドを含みうる。

## 仕組み

- **プロセス**: 独自のアドレス空間、ファイルディスクリプタ、ヒープを持つ。OSによって隔離され、あるプロセスのクラッシュやメモリバグが別のプロセスを壊すことはできない。コンテキストスイッチと通信（IPC）は比較的高コスト。
- **スレッド**: プロセスの内部に存在し、ヒープとグローバル変数を共有するが、独自のスタックとレジスタを持つ。生成と切り替えは安価だが、メモリを共有するため同期が必要になる。

```text
Process A                     Process B
├─ heap (shared by threads)   ├─ heap
├─ Thread 1 (own stack)       └─ Thread 1
└─ Thread 2 (own stack)
   ↑ threads share heap → must lock shared data
```

## 例

```python
import threading, multiprocessing
# Threads share 'counter' — needs a lock
counter = 0
threading.Thread(target=lambda: work(counter)).start()

# Processes get separate copies — isolated, pass data via IPC/queue
multiprocessing.Process(target=work, args=(data,)).start()
```

スケジューラはスレッドにCPU時間を割り当てます。OSは、リソースの所有と隔離のために、スレッドをプロセスの下にまとめます。

## なぜ重要なのか

このトレードオフが設計の選択を左右します。スレッドは軽量でデータを直接共有できますが、race conditionのリスクがあります。プロセスはより安全で複数マシンにまたがってスケールしますが、通信コストを払います。これを知っていれば、たとえばPythonがCPU処理でGILを回避するためにmultiprocessingを使う理由が説明できます。

仕組み

例

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