操作系统——进程和线程

进程五个状态：创建、就绪、阻塞、运行、结束（阻塞挂起状态、就绪挂起状态）

PCB(保存进程切换时的相关信息，以便进程重新执行从断点处执行)

进程和线程的区别：

（1）常见的说法。进程是资源分配的最小单位，线程是资源调度的最小单位。

（2）从资源角度。进程拥有一个完整的资源平台，线程只独享必不可少的资源，如寄存器和栈。

（3）从状态角度。线程同样有就绪、阻塞、运行三种基本状态，同样有状态转换。

（4）从时间和空间开销角度。线程能减少开销。线程创建时不涉及资源管理信息，而是共享他们。释放时释放的资源比较少。切换时不切换页表。通信时共享资源，无需经过内核耗时。

进程切换有非抢占式调度和抢占式调度。

进程通信问题如下。

（1）管道。匿名int pipe(int fd[2])只存在内存，不在文件系统中，只能在相关进程如父子间通信，只有单向通信，双向就要两个管道。父进程fork子进程才有两个f[0]和两个f[1]。有名mkfifo，可以在不相关通信。

效率低，不适合进程间数据频繁交换。

（2）消息队列：考虑用户态和内核态之间的数据拷贝耗时。

（3）共享内存：虚拟内存的一块，不用拷贝，但是带来数据混乱问题。

（4）信号量：解决数据混乱问题，整型计数器表示资源个数（PV操作），实现互斥1和同步0，不用于缓存通信之间的数据。

（5）信号：异常工作通知，SIG。

（6）socket：TCP字节流SOCK_STREAM，UDP数据包SOCK_DGRAM，本地socket。

线程同步问题如下。

互斥用锁或信号量，同步用信号量。

生产者消费者问题。需要互斥：任何时候只能有一个线程操作缓冲区，说明缓冲区时临界代码。需要同步：缓冲区为空的时候，消费者必须等待生产者生产数据；缓冲区满的时候，生产者必须等待消费者取出数据。使用互斥信号量实现。

哲学家就餐问题。方案一：使用信号量PV，有可能五位哲学家同时拿起叉子，死锁。方案二：一个哲学家进入临界区准确拿起筷子，另一些不能动，可以，但是不能两人同时进行。方案三：采用奇偶分支结构，偶数编号的哲学家先拿左边的叉子再拿右边的，奇数编号的哲学家先拿右边的叉子再拿左边的。

读者写者问题。读优先、写优先、公平读写策略。

死锁：互斥条件、占有并等待条件、不可剥夺条件、循环并等待条件（避免：资源有序分配）。

互斥锁、自旋锁：申请锁失败后的处理方式不同。互斥锁要上用户和内核之间下文切换，自旋锁适用于执行时间较短的。

读写锁：写锁是独占式的，类似互斥锁和自旋锁。读锁是共享式的。

上述都是悲观锁。悲观和乐观的区别在于多线程同时修改共享资源的概率不同。

乐观锁是无锁编程，多人在线文档编辑、SVN、git，通过版本号。

加锁时注意：加锁粒度小、执行速度快、加合适的锁。