07. 进程和线程

进程和线程

进程

• 进程通常被定义为一个正在运行的程序的实例
• 是操作系统动态执行的基本单元
• 在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。
• 进程由两部分组成：
  1. 操作系统用来管理进程的内核对象。也是系统用来存放关于进程的统计信息的地方。
  2. 是地址空间，它包含所有可执行模块或DLL模块的代码和数据。它还包含动态内存分配的空间。如进 程堆、线程堆栈和堆分配空间。

进程基础

• 进程的活动性不强。若要使进程完成某项操作，它必须拥有一个在它的环境中运行的线程，该线程负责 执行包含在进程的地址空间中的代码。
• 操作系统就要为每个线程安排一定的CPU时间。它通过一种循环方式为线程提供时间片（称为量程）， 造成一种假象，仿佛所有线程都是同时运行的一样。

进程状态

1. 创建。进程由创建而产生
2. 就绪。就是获取了除CPU外的所有资源，只要处理器分配（CPU）资源就可以马上执行
3. 运行。运行就是获得了处理器（CPU）分配的资源，程序开始执行
4. 阻塞。当程序条件不够的时候，需要等待条件满足。比如I/O操作时。
5. 终止。进程的终止也要通过两个步骤：首先，是等待操作系统进行善后处理，最后将其PCB（进程控 制块）清零，并将PCB空间返还给操作系统。

进程工作的机制

• 之前学习过有入口函数，操作系统实际上并不调用这些，而是调用C/C++的启动函数。
• main mainCRTStartup
• wmain wmainCRTStartup
• Winmain WinMainCRTStartup
• wWinmain wWinMainCRTStartup

进程示例：抢票

1. 定义窗口特性和识别信息

STARTUPINFOW si;//新进程的窗口特性
PROCESS_INFORMATION pi;//新进程的识别信息

2. 定义临界区

CRITICAL_SECTION g_cs;

3. 初始化临界区

InitializeCriticalSection(&g_cs);

4. 使用临界区
5. 离开临界区，注意：break之前也要离开，否则break不经过if外的离开

void fun_sell(LPVOID v)
{
	while (true)
	{
		EnterCriticalSection(&g_cs);//使用

		if (piao > 0)
		{
			printf("第%d个网上平台，卖出第%d张票\n", (int)v, 51 - piao);
			piao--;

		}
		else
		{
			LeaveCriticalSection(&g_cs);//离开
			break;
		}
		LeaveCriticalSection(&g_cs);//离开
		Sleep(10);
	}
}

6. 释放临界区

DeleteCriticalSection(&g_cs);

线程

• 线程是进程的一部分，总是在某个进程之内被创建，它是进程的某一个执行序列（函数）

• 也是由两部分组成：

  1. 内核对象。操作系统用它来对线程实施管理。内核对象也是系统用来存放线程统计信息的地方；
  2. 线程堆栈。用于维护线程在执行代码时需要的所有函数参数和局部变量。

• 线程总是在某个进程环境中创建的，而且它的整个寿命期都在该进程中。

• 线程需要的开销比进程少，所以应该设法用增加线程来解决编程问题，要避免创建新的进程。

• 进程和线程：可以理解为地主和长工的关系。进程会默认带一个主线程

• 进程不活跃，线程是活跃的。但进程一旦死亡，进程里面的所有线程都会死亡

线程通讯

• 线程需要两种情况下进行通讯：
  1. 如果有多个线程访问共享资源而不能够让这个共享资源被破坏
  2. 当一个线程将某个任务完成之后，通知另一个线程接着去完成下一任务

线程示例

1. 定义互斥

HANDLE g_hMutex;

2. 初始化互斥

g_hMutex = CreateMutex(nullptr, false, nullptr);

3. 等待互斥
4. 重置互斥

void fun_sell(LPVOID v)
{
	while (true)
	{
		WaitForSingleObject(g_hMutex, INFINITE);//等待

		if (piao > 0)
		{
			printf("第%d个网上平台，卖出第%d张票\n", (int)v, 51 - piao);
			piao--;

		}
		else
		{
			ReleaseMutex(g_hMutex);//重置
			break;
		}
		ReleaseMutex(g_hMutex);//重置
		Sleep(10);
	}
}

5. 关闭互斥（相关操作均为handle）

CloseHandle(g_hMutex);

注意

要做离开和重置操作，sleep不能解决问题，多线程一起工作会确认到同一个状态上，然后同时对这一状态进行操作，同一张票会被购买两次！

信号量

• 信号量是一个内核对象，可用来管理大量有限的系统资源。
• 用于资源计数 信号量的使用规则：
  1. 当前资源数量大于0，可以去使用资源，发出信号
  2. 当前资源数量是0，没有可以去使用的资源，不发出信号
  3. 当前资源数量不允许为负数
  4. 当前资源数量不能大于最大的资源数量

信号量示例

1. 在导头文件之后，定义事件句柄

//信号量 1、信号量对象句柄的定义
HANDLE g_hSemaphore;

2. 在入口函数最前面进行句柄初始化

//信号量 2、信号量的初始化
//第2，3个参数是借助信号量的特点，给出1，初始化的数量为1，最大数也为1，如果有线程占用了，初始数
量为--
g_hSemaphore = CreateSemaphore(nullptr, 1, 1, nullptr);

3. 在两个while(true)后面都上加入等待通知

//信号量 3、等待通知
WaitForSingleObject(g_hSemaphore, INFINITE);

4. 在两个else语句区块内下面的第一句加上：重置信号量

//信号量 4、重置信号量
//第2个参数表示重置当前的资源数量
ReleaseSemaphore(g_hSemaphore, 1, 0);

5. 关闭信号量

//信号量 5、关闭信号量
CloseHandle(g_hSemaphore);

线程间互相通知

• 某个线程完成工作，另一个线程需要接着运行，用 GetExitCodeThread 去得到线程退出码，得到某一个 线程的退出码，另一个线程就能往下执行。

//互斥解决
DWORD t1, t2, t3, t4;
while (1)
{
GetExitCodeThread(handle1, &t1);//得到线程的退出码
GetExitCodeThread(handle2, &t2);
GetExitCodeThread(handle3, &t3);
GetExitCodeThread(handle4, &t4);
//判断线程退出码如果是STILL_ACTIVE，表示线程仍然活跃，非STILL_ACTIVE，表示线程死亡
if (t1 != STILL_ACTIVE && t2 != STILL_ACTIVE && t3 != STILL_ACTIVE && t4 !=
STILL_ACTIVE)
break;
}