计算机操作系统之进程与线程
计算机操作系统之进程与线程
进程通信方式
l 低级方式
n 信号量
n 管程
l 高级方式
n 共享存储器系统
n 消息传递系统
n 管道通信
线程通信方式
l 互斥锁
l 条件变量
l 计数信号量
l 多读，单写锁
进程线程的区别
进程是系统分配资源的单位，每一个进程对应与一个活动的程序，当进程激活时，操作系统就将系统的资源包括内存、I/O和CPU等分配给它，使它执行。
线程是CPU分配时间的单位，每一个线程对应于它在进程中的一个函数，也就是内存中的代码段，多个线程执行时CPU会根据它们的优先级分配时间，使它们完成自己的功能。
一般来说，进程中至少一个线程，一个主线程和其他线程组成一个进程。多个线程的目的在于分享CPU的时间片，从而完成并行任务。
下面是自己整理的：
线程和进程的比较：
线程是比进程更小的能独立运行的基本单位，通常一个进程都有若干个线程，至少也需要一个线程。
- 调度：线程是调度和分派的基本单位，进程是资源拥有的基本单位。
- 并发性：进程之间可以并发执行，在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行。
- 拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单元，线程自己不拥有系统资源（也有一点比不可少的资源）但它可以访问其隶属进程的资源。
- 系统开销：创建或撤消进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O设备等，OS所付出的开销显著大于在创建或撤消线程时的开销；进程切换的开销也远大于线程切换的开销。
进程是指在系统中正在运行的一个应用程序；线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元。对于操作系统而言其调度单元是线程。一个进程至少包括一个线程，通常将该线程称为主线程。一个进程从主线程的执行开始进而创建一个或多个附加线程，就是所谓基于多线程的多任务。
那进程与线程的区别到底是什么？进程是执行程序的实例。例如，当你运行记事本程序（Nodepad）时，你就创建了一个用来容纳组成Notepad.exe的代码及其所需调用动态链接库的进程。每个进程均运行在其专用且受保护的地址空间内。因此，如果你同时运行记事本的两个拷贝，该程序正在使用的数据在各自实例中是彼此独立的。在记事本的一个拷贝中将无法看到该程序的第二个实例打开的数据。
以沙箱为例进行阐述。一个进程就好比一个沙箱。线程就如同沙箱中的孩子们。孩子们在沙箱子中跑来跑去，并且可能将沙子攘到别的孩子眼中，他们会互相踢打或撕咬。但是，这些沙箱略有不同之处就在于每个沙箱完全由墙壁
和顶棚封闭起来，无论箱中的孩子如何狠命地攘沙，他们也不会影响到其它沙箱中的其他孩子。因此，每个进程就象一个被保护起来的沙箱。未经许可，无人可以进出。
实际上线程运行而进程不运行。两个进程彼此获得专用数据或内存的唯一途径就是通过协议来共享内存块。这是一种协作策略。下面让我们分析一下任务管理器里的进程选项卡。
这里的进程是指一系列进程，这些进程是由它们所运行的可执行程序实例来识别的，这就是进程选项卡中的第一列给出了映射名称的原因。请注意，这里并没有进程名称列。进程并不拥有独立于其所归属实例的映射名称。换言之，如果你运行5个记事本拷贝，你将会看到5个称为Notepad.exe的进程。它们是如何彼此区别的呢？其中一种方式是通过它们的进程ID，因为每个进程都拥有其独一无二的编码。该进程ID由Windows NT或Windows 2000生成，并可以循环使用。因此，进程ID将不会越编越大，它们能够得到循环利用。第三列是被进程中的线程所占用的CPU时间百分比。它不是CPU的编号，而是被进程占用的CPU时间百分比。此时我的系统基本上是空闲的。尽管系统看上去每一秒左右都只使用一小部分CPU时间，但该系统空闲进程仍旧耗用了大约99%的CPU时间。
第四列，CPU时间，是CPU被进程中的线程累计占用的小时、分钟及秒数。请注意，我对进程中的线程使用占用一词。这并不一定意味着那就是进程已耗用的CPU时间总和，因为，如我们一会儿将看到的，NT计时的方式是，当特定的时钟间隔激发时，无论谁恰巧处于当前的线程中，它都将计算到CPU周期之内。通常情况下，在大多数NT系统中，时钟以10毫秒的间隔运行。每10毫秒NT的心脏就跳动一下。有一些驱动程序代码片段运行并显示谁是当前的线程。让我们将CPU时间的最后10毫秒记在它的帐上。因此，如果一个线程开始运行，并在持续运行8毫秒后完成，接着，第二个线程开始运行并持续了2毫秒，这时，时钟激发，请猜一猜这整整10毫秒的时钟周期到底记在了哪个线程的帐上？答案是第二个线程。因此，NT中存在一些固有的不准确性，而NT恰是以这种方式进行计时，实际情况也如是，大多数32位操作系统中都存在一个基于间隔的计时机制。请记住这一点，因为，有时当你观察线程所耗用的CPU总和时，会出现尽管该线程或许看上去已运行过数十万次，但其CPU时间占用量却可能是零或非常短暂的现象，那么，上述解释便是原因所在。上述也就是我们在任务管理器的进程选项卡中所能看到的基本信息列。
内核支持线程
在内核的支持下运行的，即无论是用户进程中的线程，还是系统进程中的线程，他们的创建、撤销和切换等，是依靠内核实现的。此处，在内核空间还为每一个线程设置了一个线程控制块，内核是根据该控制块而感知线程的存在的，并对其加以控制。
用户级线程
此线程仅存在于用户空间中，对于这种线程的创建、撤销、线程之间的同步与通信等功能，都无须利用系统调用来实现。对于用户级线程的切换，通常是发生在一个应用进程的诸多线程之间，这时，也同样无须内核的支持。切换规则简单且快。
值得说明的是：对于设置了用户级线程的系统，其调度是以进程为单位的。所以在采用轮转调度算法时，各个进程轮流执行一个时间片，这对诸进程而言，看似公平， 其实不然。一个进程A有一个用户级线程，而另一个进程B有100个线程，所以A中的线程的运行时间，是B进程中的各线程运行时间的100倍
