프로세스와 스레드 차이

한 번에 보는 큰 그림

[Program: 디스크의 실행 파일]
              |
              | 실행
              v
[Process: 실행 중인 프로그램 + OS 자원]
              |
              | 실행 흐름 분리
              v
[Thread: 프로세스 내부 실행 단위]

프로그램: 아직 실행되지 않은 정적 파일
프로세스: 실행 중인 프로그램 (메모리/CPU 시간 등 자원 할당)
스레드: 프로세스 안에서 실제로 코드를 실행하는 흐름

프로그램 vs 프로세스

프로그램

실행 전의 코드/데이터 묶음
저장 장치에 있는 정적 상태

프로세스

실행 중인 프로그램
운영체제가 관리하는 독립 실행 단위
주소 공간과 실행 문맥(context)을 가짐

프로세스 메모리 구조

높은 주소
+-----------------------------+
| Stack (함수 호출, 지역 변수) |
+-----------------------------+
| Heap (동적 할당 메모리)      |
+-----------------------------+
| Data (전역/static 변수)      |
+-----------------------------+
| Text/Code (실행 코드)        |
+-----------------------------+
낮은 주소

프로세스는 단순한 코드 덩어리가 아니라, 실행을 위한 메모리 구조 전체를 포함한다.

운영체제와 여러 프로세스

+--------------------------------------------------+
| Operating System                                 |
|  - 스케줄러가 CPU 시간을 분배                    |
|                                                  |
|  +-----------+  +-----------+  +-----------+    |
|  | Process A |  | Process B |  | Process C |    |
|  +-----------+  +-----------+  +-----------+    |
+--------------------------------------------------+

사용자 입장에서는 동시에 실행되는 것처럼 보이고, 운영체제는 매우 빠르게 실행 순서를 바꿔가며 처리한다.

스레드란?

하나의 프로세스 내부에서 실행되는 흐름 단위다.
복잡한 프로그램(브라우저, IDE, 게임 등)은 보통 여러 스레드로 일을 나눈다.

예:

입력 처리
화면 렌더링
네트워크 통신
파일 I/O

프로세스와 스레드의 관계

+---------------------------------------------------+
| Process                                           |
|                                                   |
|  공유: Code / Data / Heap / 열린 파일 등          |
|                                                   |
|  +------------------+   +------------------+      |
|  | Thread A         |   | Thread B         |      |
|  | - Register       |   | - Register       |      |
|  | - PC             |   | - PC             |      |
|  | - Stack (개별)   |   | - Stack (개별)   |      |
|  +------------------+   +------------------+      |
+---------------------------------------------------+

핵심:

같은 프로세스의 스레드는 많은 자원을 공유
각 스레드는 자기 스택/레지스터/PC(Program Counter)는 별도 보유

차이 요약

항목	프로세스	스레드
정의	실행 중인 프로그램 단위	프로세스 내부 실행 흐름
주소 공간	프로세스마다 독립	같은 프로세스 내 공유
자원 공유	기본적으로 다른 프로세스와 분리	같은 프로세스 자원 공유
생성/전환 비용	상대적으로 큼	상대적으로 작음(일반적으로)
장애 영향	보통 프로세스 경계로 격리	같은 프로세스 내 전파 가능

멀티스레드

하나의 프로세스 안에서 여러 스레드를 실행해 동시성(concurrency)을 높이는 방식.

Process(Web App)
├─ Thread 1: UI 이벤트 처리
├─ Thread 2: 네트워크 요청
├─ Thread 3: 백그라운드 계산
└─ Thread 4: 로그/파일 처리

장점:

응답성 향상
자원 공유가 쉬워 작업 분담 효율 증가
같은 프로세스 내 전환 비용이 상대적으로 낮음

단점:

동기화 문제(경쟁 상태, 데드락 등)
디버깅 난이도 상승
한 스레드 오류가 프로세스 전체 안정성에 영향 가능

동기화 문제가 생기는 이유

공유 변수 count = 0

Thread A: read(count=0) -> +1 -> write(1)
Thread B: read(count=0) -> +1 -> write(1)

기대값: 2
실제값: 1   (Race Condition)

그래서 mutex, semaphore, lock-free 같은 전략이 필요하다.

프로세스끼리 통신은?

다른 프로세스 메모리에 직접 접근은 기본적으로 불가.
대신 운영체제가 IPC를 제공한다.

파이프
소켓
메시지 큐
공유 메모리

컨텍스트 스위칭

CPU 실행 중: Task A
   저장(A의 레지스터/상태)
   복원(B의 레지스터/상태)
CPU 실행 중: Task B

프로세스 전환은 주소 공간 전환까지 동반되어 보통 더 무겁고,
스레드 전환은 같은 프로세스 내부라 일반적으로 더 가볍다.

자주 헷갈리는 포인트(정확한 표현)

“프로세스는 절대 메모리 공유를 못 한다”
- 정확히는 기본적으로 독립이고, 필요하면 공유 메모리 IPC로 공유 가능
“멀티스레드 = 항상 병렬 처리”
- 단일 코어에서는 동시성 중심, 멀티 코어에서는 병렬성까지 가능
“스레드가 항상 빠르다”
- 일반적으로 유리하지만, 동기화/락 경합이 크면 오히려 느려질 수 있음

결론

프로세스는 실행 환경 단위, 스레드는 그 안의 실행 흐름 단위다.
이 구분을 정확히 이해하면 멀티태스킹, 동시성, 성능 최적화를 훨씬 명확하게 볼 수 있다.