操作系统进程与线程笔记

进程与线程

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进程&线程基本概念

• 进程：程序的执行实体，操作系统分配资源的最小单位；

• 线程：被称为轻量级进程，是CPU调度分配的最小单位。一个标准的线程由线程ID，程序计数器(PC)，寄存器集合和堆栈组成；

进程间/线程间通信方式

Linux

Linux进程间通信：管道，信号(signal)，消息队列(Message)，共享内存(shared memory)，信号量(semaphore)，套接口(socket)
Linux线程间通信：互斥量(Mutex)，信号量(Semaphore)，条件变量

Windows

Windows进程间通信：管道(pipe)，消息队列(Message)，共享内存(shared memory)，信号量(semaphore)，套接口(socket)
Windows线程间通信：临界区(critical section)，互斥量(Mutex)，信号量(Semaphore)，事件(Event)

线程与进程的区别

资源分配与调度

线程是独立调度的基本单位，进程是拥有资源的基本单位（进程只作为除CPU之外系统资源的分配单元，线程作为CPU的分配单元）；
在同一进程中，线程之间的切换不会引起进程的切换，但从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程的切换；

系统开销

进程创建和撤销时，系统开销远大于线程开销；
进程切换时，保存现场开销和上下文切换开销远大于线程开销；

地址空间

进程之间的地址空间互相独立，一个进程崩溃不影响其他进程；
线程之间（属于同一进程）共享进程的地址空间，一个线程死掉相当于整个进程死掉；

通信方面

进程间通信需要借助操作系统；
由于线程共享进程的地址空间，因此线程间同步与通信较容易实现，甚至无需操作系统干预；

多进程和多线程选择

死锁与死锁处理策略

死锁产生必要条件

死锁产生必须同时满足以下四个条件：

• 互斥条件：一段时间内，某资源仅被一个进程所占有，其他进程只能等待；

• 不剥夺条件：进程拥有的资源只能由自己释放，不可被其他进程强行夺走；

• 请求和保持条件：在申请资源不能全部满足的条件下，进程占有已申请的资源，等待新的资源分配

• 循环等待条件：存在系统资源的进程循环等待链；

死锁处理策略

• 预防死锁：任意破坏死锁产生的四个必要条件之一即可；

• 避免死锁：在资源动态分配过程中，采用某种算法（比如银行家算法）防止系统进入”不安全状态“（系统有可能死锁）；

• 死锁检测和解除：通过系统检测机制及时检测出死锁现象（利用资源分配图），然后可通过剥夺资源，撤销进程和回退进程解除死锁；