进程和线程

并发和并行

• 并发是指宏观上多个任务同时运行，实际上是交替运行的
• 并行是指多CPU的情况下，多个线程微观上同时运行

进程和线程的区别

• 地址空间角度：一个进程内至少要有一个线程，多个线程可以共享进程的地址空间，而进程间的地址空间是独立的
• 进程是资源分配的基本单位，同一个进程内的线程共享进程的资源
• 线程是处理器调度的基本单位

为什么需要线程

进程切换的开销很大：

• 处理机的上下文切换
• 与进程相关的数据结构的改变，如页表、各种队列等

因此引入了线程：一个进程分为的多个执行任务的单元体，只为其分配处理机。线程的切换只需切换必须的与处理机相关的信息，减少了开销。

进程的状态

• 就绪：一个进程获得了处理机以外的所有资源，得到处理机即可运行的状态
• 运行：正在处理机上运行
• 阻塞：也称为等待状态，进程在等待某件事发生（如等待IO完成）而暂时停止运行

进程间通信IPC

信号

是一种“发布-订阅”的模式，由操作系统事先定义，接收到该信号的进程可以采取自定义的响应行为

信号量

信号量是一种特殊的变量，对它的操作通过PV原语，P表示减少，V表示增加

管道

管道是一种半双工通信方式，如在Linux中用管道操作符|表示两个两个命令之间的数据通信，前一个命令的标准输出会作为下一个命令的标准输入

共享内存

允许不同进程共享一段物理内存，进程将该段共享内存映射到自己的地址空间，然后像访问普通内存一样对其进行访问。

不同进程通过向共享内存读写数据来交换信息。

• 优点：简单高效。
• 缺点：存在并发问题

消息队列

• 是一个消息的链表，保存在内核中
• 提供了有格式的数据
• 是异步的，接收者必须通过轮询消息队列，才能收到消息

套接字Socket

• Socket可以用于不同计算机的进程之间，也可以用于同一台计算机的不同进程之间
• 进行通信的进程首先各自创建一个socket，包含主机号和端口号，声明自己接受来自某端口地址的数据
• 进程通过socket把消息发送到网络层，网络层通过主机地址将其发送到目的主机，目的主机通过端口号将消息发送到目的进程