进程、线程

1）进程：计算机中已运行程序的实体
2）程序是指令的集合，进程才是程序的真正运行，同一程序可产生多个进程（一对多的关系），以允许同时多位用户运行同一程序，却不会产生冲突
3）进程需要一些资源才能完成工作，如CPU时间，存储器，文件以及IO设备，且依序逐一进行，即任何时间内仅能运行一项进程。

3种基本状态

运行状态：单处理器每时刻最多只一个进程处于运行
就绪状态：进程已处于准备运行的状态，获得了除处理器之外的一切所需资源，一旦得到处理器即可运行
阻塞状态：等待状态，进程正在等待某一事件而暂停运行，如等待某资源为可用（不包括处理器）等待输入/输出完成。即使处理器空闲，该进程也不能运行

创建状态：进程正在创建，尚未转到就绪状态

结束状态：进程正在系统中消失，正常结束或者其他原因中断退出运行
就绪<->执行（处理机） 阻塞<->就绪（某件事件受阻或完成，如申请资源，I/O传输）


进程和程序的区别
1）进程是程序及其数据在计算机上的一次运行活动，是一个动态的概念。进程的运行实体是程序，离开程序的进程没有意义的存在。从静态角度看，进程由程序，数据和进程控制块（PCB）三部分组成。而程序是一组有序的指令集合，是一种静态的概念。
2）进程是程序的一次执行过程，它是动态地创建和消亡，具有一定的生命期，是暂时存在的，而程序是一组代码的集合，它是永久存在的，可长期保存
3）一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序也可以构成多个进程。进程可创建进程，而程序不能形成新的程序。
4）进程和程序的组成不同。
创建新的进程会创建新的地址空间：子进程是父进程的复制品，在fork之后子进程获得父进程的数据空间、堆和栈的复制品，而线程使用当前的地址空间


例题：输出多少“-”

#include<stdio.h>#include<sys/types>#include<unistd.h>int main(void){int i;for(i=0;i<2;i++){fork();printf("-");//若为printf("-\n");输出“\n”会刷新缓冲区，输出6个}return 0;}

解：8个
要注意继承缓冲区

线程
1）轻量级进程，程序执行流的最小单元。由线程ID，当前指令指针（PC），寄存器集合和堆栈组成
2）线程是进程的一个实体，是系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它
可同属于一个进程的其他线程共享进程所拥有的资源
3）线程共享的进程环境包括：进程代码段，进程的共有的数据（如全局变量，利用这些共享的数据，线程很容易实现相互之间的通信）、进程打开的文件描述符，信号的处理器，进程的当前目录和进程用户ID
线程ID
每一个线程都有自己的线程ID，这个ID在本进程是唯一的，进程用来标识线程
寄存器组的值
线程间并发运行，每个线程都有自己的不同的运行线索，当从一个线程切换到另一个线程时，必须将原有的线程的寄存器的状态进行保存，一边将来该线程在被重新切换时能得以恢复。
线程的堆栈
堆栈是保证线程独立运行所必须的。线程函数可以调用函数，被调用函数又是可以层层嵌套，所以线程必须拥有自己的函数堆栈，使得函数调用可以正常执行，不受其他线程的影响，在一个进程的线程共享堆区
错误的返回码
线程的信号屏蔽码
线程的优先级
线程也有三种基本状态，每个程序至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身
线程是程序的一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作,称为多线程

进程通信与进程同步
目的：
1）数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
2）共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到
3）通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它们发生某种事件
4）资源共享：多个进程之间共享同样的资源，需内核提供锁和同步机制
5）进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能拦截另一个进程的所有陷入和异常，并及时知道它的状态改变
Linux进程间通信的主要手段：
管道、信号、Message（消息队列）、共享内存、信号量、套接字
Linux线程间通信：
互斥体（量）、信号量、条件变量
Windows进程间通信：
管道、共享内存、消息队列、信号量、socket
Windows线程间通信：
临界区、互斥量、信号量（灯）、事件

管道有名管道：管道亲缘关系进程间通信；有名管道，克服管道没名，还允许无亲缘进程间通信
信号：通知接受进程有某种事件发生，还可发信号给进程本身。
Message（消息队列）：消息的链表，包括Posix消息队列System V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加信息。消息队列
克服信号承载信息量少，管道只能承受无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点
共享内存：多个进程可以访问同一块内存
信号量：主要一般进程间和同一进程不同线程之间的同步手段

套接字：更为一般的进程间通信机制，可用不同机器。

1）临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。

2）互斥量：采用互斥对象机制。只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公共资源安全共享。

3）信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。

4）事件：通过通知操作的方式来保持线程的同步，还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作。

临界区和互斥体：
1）临界区只能同步本进程的线程，不可同步多个进程的线程；互斥量，信号量，事件可跨越进程使用同步数据操作
2）临界区非内核对象，只在用户态进行锁操作，速度快；互斥体内核对象，在核心态进行锁操作，速度慢
3）临界区和互斥体在Windows平台下都可用，Linux只有互斥体