进程、虚拟内存概念与扩展

进程

操作系统进程相关概念

关键名词

• process：一个正在执行程序的实例，包括程序计数器、寄存器、变量的当前值。
• critical region：对共享内存进行访问的程序片段
• semaphore：可以同时操作共享内存的数目
• mutex：两种状态解锁和枷锁

进程线程区别

• 进程：每个进程都有一个地址空间(存放可执行的程序、程序的数据、程序堆栈)和一个控制线程。

进程 线程 地址空间、全局变量、打开的文件 程序计数器 子进程 寄存器、堆栈 账户信息 状态

进程、线程实现

进程维护一个数据结构：包含进程所必须的先关资源(进程控制块)

线程：内核态、用户态、混合使用

进程通信

• pipe(一个命令的输出作为另一个命令的输入) ：shell bash(>ps -e | grep vmware //显示vmware相关进程)
• 消息传递：kill -signal PID
• 套接字、共享内存、文件、信号量

进程调度

Cooperative Threads-Scheduling：程序自主控制
Preemptive Threads-Scheduling：优先级队列

Java多线程相关概念

基本的线程机制

• 定义任务：implements Runnable

public class LiftOff implements Runnable {    protected int countDown = 10; //Default    private static int taskCount = 0;    private final int id = taskCount++;    public LiftOff(){}    public LiftOff(int countDown) {        this.countDown = countDown;    }    public String status() {        return "#" + id + "(" +                (countDown > 0 ? countDown : "Liftoff!") + ").";    }    @Override    public void run() {        while(countDown-- > 0) {            System.out.print(status());            Thread.yield();        }        System.out.println(id);    }}

• Thread类：使用new Thread(Runnable object).start()执行任务。由线程调度器调度执行。

public final static void main(String[] args) {    //new LiftOff().run(); // 通过方法在一个线程内调用    for(int i = 0; i < 5; i++) {        new Thread(new LiftOff()).start();    }    System.out.println("Waiting for LiftOff.");}

• 使用Executor执行器

public static final void main(String[] args) {    ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();    //Executors.newFixedThreadPool(5);    //Executors.newSingleThreadExecutor();    for(int i=0; i<5; i++) {        exec.execute(new LiftOff());    }    exec.shutdown();    System.out.println("Waiting for LiftOff.");}

• 从任务中产生返回值 implements Callable<T>
• 休眠：Thread.sleep(100);TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
• 优先级：
• 让步：yield

共享受限资源

• 不正确访问时导致资源的竞争冲突。
• 解决共享资源竞争：synchronized、显示灵活的加锁Lock:new ReentrantLock()对象
• 原子性与内存可见性volatitle变量和同步加锁
• 原子类AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference
• 临界区·synchronized(this)对象同步代码块
• 在其他对象上加锁synchronized(object)
• 线程本地存储

终结任务

• 统计进入各个门的人数。
• 阻塞的方法
  
  • sleep
  • wait —— notify、notifyAll(signal,signalAll)
  • 等待输入、输出
  • 获取同步控制方法时锁不可用

线程之间的协作

• wait,notify,notifyAll
• 生产者、消费者：BlockingQueue

线程安全性、对象的共享

• race condition：由于不恰当的执行时序而出现不正确的结果。
  
  • 例如：check-then-act；延迟初始化
  • 解决：
  • 原子变量类如java.util.concurrent.atomic.AtomicLong
  • 内置锁(复合操作): synchronized——同步代码块、方法。内置锁的可重入性。
  • 加锁机制既可以确保可见性又能确保原子性；volatile变量只能确保可见性。

//解决并发编程的方案1、不在线程之间共享该状态变量2、将状态变量修改为不可变的变量3、在访问状态变量时使用同步锁

内存

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