首先，進(jìn)程和線程的區(qū)別：

根本區(qū)別：進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，而線程是任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位

在開銷方面：每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的地址空間，進(jìn)程之間的切換會(huì)有較大的開銷；線程可以看做輕量級(jí)的進(jìn)程，同一進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，但每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器（PC），且線程的創(chuàng)建、銷毀以及線程之間切換的開銷較小。

線程之間的通信更方便，同一進(jìn)程下的線程共享全局變量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，而進(jìn)程之間的通信需要以通信的方式（IPC)進(jìn)行。

多進(jìn)程程序更健壯，多線程程序只要有一個(gè)線程死掉，整個(gè)進(jìn)程也死掉了，而一個(gè)進(jìn)程死掉并不會(huì)對(duì)另外一個(gè)進(jìn)程造成影響，因?yàn)檫M(jìn)程有自己獨(dú)立的地址空間。

?

進(jìn)程三態(tài)狀態(tài)裝換圖

?

?

?

就緒態(tài)只需要等待處理機(jī)（CPU）

阻塞態(tài)可能在等待輸入輸出，即使分配給處理機(jī)也是徒勞

調(diào)度進(jìn)程，只需要等待就緒隊(duì)列里的進(jìn)程，因?yàn)樽枞麪顟B(tài)可以轉(zhuǎn)換到就緒隊(duì)列里去

?

就緒原因：

??? 缺少cpu

?

阻塞原因

?1.內(nèi)存資源緊張

2.? 無(wú)就緒隊(duì)列，處理機(jī)空閑

3 .I/O速度比處理機(jī)速度慢的多，可能出現(xiàn)全部進(jìn)程阻塞等待I/O。

解決方法

l? 交換技術(shù)：換出一部分暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程（阻塞進(jìn)程）到外存（只換出程序和數(shù)據(jù)，PCB不換出去），以騰出內(nèi)存空間，可以調(diào)用新進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。

l? 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)：每個(gè)進(jìn)程只能裝入一部分程序和數(shù)據(jù)

?

?

掛起原因：

????? ?掛起：進(jìn)程被交換到外存，狀態(tài)變?yōu)閽炱馉顟B(tài)

?進(jìn)程掛起的原因

1.進(jìn)程全部阻塞，處理機(jī)空閑。

2.系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)重，內(nèi)存空間緊張。（讓其他進(jìn)程先執(zhí)行完）

3.操作系統(tǒng)的需要。操作系統(tǒng)可能需要掛起后臺(tái)進(jìn)程或一些服務(wù)進(jìn)程，或者某些可能導(dǎo)致故障的進(jìn)程。

?4.終端用戶請(qǐng)求。

5父進(jìn)程的需求。

?掛起進(jìn)程的特征

l? 不能立即執(zhí)行

l? 可能是等待某事件發(fā)生，若是，則阻塞條件獨(dú)立于掛起條件，即使阻塞事件發(fā)生，該進(jìn)程也不能執(zhí)行。

n? 阻塞和掛起沒(méi)有聯(lián)系。

n? 如果A進(jìn)程現(xiàn)在要求輸入數(shù)據(jù)，此時(shí)A進(jìn)程屬于阻塞狀態(tài)，在選擇掛起進(jìn)程的時(shí)候，可能先選擇阻塞進(jìn)程（A進(jìn)程），此時(shí)A進(jìn)程掛起，正在輸入數(shù)據(jù)，輸入到內(nèi)存緩沖區(qū)內(nèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)輸完了，向處理機(jī)發(fā)送命令數(shù)據(jù)已經(jīng)輸入完成，阻塞事件解除，但實(shí)際上還是掛起，所以仍是掛起態(tài)。

l? 使之掛起的進(jìn)程為：自身、父進(jìn)程、OS。

l? 只有掛起它的進(jìn)程才能使之由掛起狀態(tài)轉(zhuǎn)換為其他狀態(tài)。

?

? 阻塞與掛起

l? 進(jìn)程是否等待時(shí)間：阻塞與否。

l? 進(jìn)程是否被換出內(nèi)存：掛起與否。

?

4.4? 四種狀態(tài)組合

l? 就緒：進(jìn)程在內(nèi)存，準(zhǔn)備執(zhí)行。

l? 阻塞：進(jìn)程在內(nèi)存，等待事件。

l? 就緒/掛起：進(jìn)程在外存，只要調(diào)入內(nèi)存即可執(zhí)行。

l? 阻塞/掛起：進(jìn)程在外存，等待事件。

?

? 處理機(jī)可調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程有兩種

l? 新創(chuàng)建的進(jìn)程

l? 或換入一個(gè)以前掛起的進(jìn)程

通常為避免增加系統(tǒng)負(fù)載，系統(tǒng)會(huì)換入一個(gè)以前掛起的進(jìn)程執(zhí)行。

?

4.6? 具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

?

l? 阻塞 → 阻塞/掛起：OS通常將阻塞進(jìn)程換出，以騰出內(nèi)存空間

l? 阻塞/掛起→ 就緒/掛起：當(dāng)阻塞/掛起進(jìn)程等待的事件發(fā)生時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為就緒/掛起。

l? 就緒/掛起→ 就緒：OS需要調(diào)入一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。

l? 就緒 → 就緒/掛起：一般，OS掛起阻塞進(jìn)程。但是有時(shí)也會(huì)掛起就緒進(jìn)程，釋放足夠的內(nèi)存空間。

l? 新 → 就緒/掛起（新→ 就緒）：新進(jìn)程創(chuàng)建后，可以插入到就緒隊(duì)列或就緒，掛起隊(duì)列，若無(wú)足夠的內(nèi)存分配給新進(jìn)程，則需要新→ 就緒/掛起。

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所以，我們必須知道，進(jìn)程為何掛起？因?yàn)閮?nèi)存空間資源緊張，所以要把阻塞或者就緒的進(jìn)程從內(nèi)存切換至外存，釋放內(nèi)存空間；所以說(shuō)阻塞或者就緒的進(jìn)程是在內(nèi)存中的，只是沒(méi)有占用CPU的資源；

還有一個(gè)問(wèn)題就是，我們知道,進(jìn)程一般是自己阻塞自己，等待某個(gè)時(shí)間的發(fā)生；當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生時(shí)，進(jìn)程只能由其他進(jìn)程或者OS喚醒，這是為什么？顯然，進(jìn)程阻塞它就停止運(yùn)行，釋放處理機(jī)資源了，就是說(shuō)它自己和睡著了差不多，你怎么讓一個(gè)睡著的人自己叫醒自己呢？很好理解。

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接下來(lái)，我們來(lái)看一下進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、等待、終止過(guò)程

具體的流程如下。

我們知道，操作系統(tǒng)通過(guò)fork（）調(diào)用來(lái)創(chuàng)建子進(jìn)程。系統(tǒng)最初的初始進(jìn)程（或者稱為root進(jìn)程）為init進(jìn)程。

當(dāng)我們創(chuàng)建子進(jìn)程之后涉及到父子進(jìn)程之間的進(jìn)程地址空間的復(fù)制，一般來(lái)說(shuō)，我們會(huì)在子進(jìn)程創(chuàng)建的時(shí)候?qū)⒏高M(jìn)程的地址空間包括地址空間里的代碼、數(shù)據(jù)和堆棧等等資源全部拷貝一份給子進(jìn)程，添加修改頁(yè)表項(xiàng)。當(dāng)子進(jìn)程在通過(guò)exec（）系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)去打開新的代碼文件，將原始的父進(jìn)程拷貝過(guò)來(lái)的內(nèi)容覆蓋掉，執(zhí)行新的內(nèi)容。這就造成一個(gè)問(wèn)題，什么問(wèn)題？既然子進(jìn)程對(duì)于父進(jìn)程的內(nèi)容沒(méi)有執(zhí)行意義，而且拷貝會(huì)占用系統(tǒng)資源，那何必要進(jìn)行創(chuàng)建時(shí)的拷貝工作呢？

所以，我們引入一種COPY ON WRITE 技術(shù)（寫時(shí)覆蓋），就是在創(chuàng)建的時(shí)候僅僅修改頁(yè)表項(xiàng)，拷貝所需的原始數(shù)據(jù)資源。當(dāng)我們的子進(jìn)程在執(zhí)行的時(shí)候需要進(jìn)行寫操作的時(shí)候，才進(jìn)行相應(yīng)的拷貝和覆蓋。因?yàn)槿绻舆M(jìn)程僅僅只是讀取操作的話，完全沒(méi)有拷貝的需要，直接讀取父進(jìn)程地址空間的內(nèi)容即可。

當(dāng)進(jìn)程調(diào)用exec（）的時(shí)候不一定是立刻運(yùn)行的，理論上是進(jìn)行running。但是由于會(huì)進(jìn)行磁盤文件數(shù)據(jù)的換入操作，所以當(dāng)前進(jìn)程還是會(huì)阻塞，等待換入完成則就緒---》執(zhí)行。

進(jìn)程的等待：當(dāng)子進(jìn)程通過(guò)exit（）退出的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)釋放掉其用戶空間的資源，但是其存在于內(nèi)核中的資源（例如PCB）卻沒(méi)有回收（因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)核通過(guò)進(jìn)程的PCB來(lái)對(duì)相應(yīng)的進(jìn)程做出處理，PCB存在于內(nèi)核空間的相應(yīng)的進(jìn)程執(zhí)行隊(duì)列）。

那么怎么辦呢？那肯定是通過(guò)其父進(jìn)程來(lái)進(jìn)行回收。因此父進(jìn)程在其子進(jìn)程通過(guò)exit（）退出后，通過(guò)調(diào)用wait()來(lái)得到子進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)信息，然后進(jìn)行子進(jìn)程PCB等資源的相應(yīng)回收處理。

在子進(jìn)程調(diào)用exit（）到父進(jìn)程調(diào)用wait()之間的狀態(tài)，稱作“”僵尸狀態(tài)“”。

還有一種情況就是，當(dāng)子進(jìn)程終止時(shí)，其父進(jìn)程也終止了，那么由于系統(tǒng)的init進(jìn)程會(huì)定期掃描系統(tǒng)的進(jìn)程表來(lái)篩選出僵尸進(jìn)程，并做相應(yīng)的回收處理。

考慮當(dāng)父進(jìn)程終止，但其子進(jìn)程還未終止的情況。此時(shí)子進(jìn)程稱為“”孤兒進(jìn)程“”，由init進(jìn)程收養(yǎng)。

-------------------------------------------------------------------進(jìn)程同步互斥--------------------------------------------------------------------

? ?補(bǔ)充一個(gè)坑爹坑爹坑爹坑爹的問(wèn)題：系統(tǒng)如何將一個(gè)信號(hào)通知到進(jìn)程？

? ? ?前面講過(guò)信號(hào)了，為什么又問(wèn)一遍？這個(gè)問(wèn)題有什么特殊的地方么？?
? ? ?內(nèi)核給進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，是在進(jìn)程所在的進(jìn)程表項(xiàng)的信號(hào)域設(shè)置對(duì)應(yīng)的信號(hào)的位。

? ? ? ? 更多：http://blog.csdn.net/joejames/article/details/37960873?

?

-------------------------------------------------------------------線程同步互斥--------------------------------------------------------------------

　　linux系統(tǒng)的通訊機(jī)制，主要是指進(jìn)程間通訊，其實(shí)通訊就是進(jìn)程同步的手段。

????? 這里要說(shuō)的linux系統(tǒng)的同步機(jī)制是講線程間的同步。?

　　互斥量?
　　首先是最基礎(chǔ)的加鎖原語(yǔ)，互斥量。既確保同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)數(shù)據(jù)，通過(guò)在訪問(wèn)共享資源前對(duì)互斥量加鎖，阻塞其他試圖再次加鎖的線程知道互斥鎖被釋放。互斥的具體實(shí)現(xiàn)有多種方法，例如開關(guān)中斷，使用原子的機(jī)器指令。?
　　讀寫鎖?
　　與互斥量類似，不過(guò)允許更高的并行性。讀寫鎖有三種狀態(tài)，讀模式的加鎖，寫模式的加鎖，不加鎖狀態(tài)。一次只有一個(gè)線程可以占有寫模式的讀寫鎖，但是可以多個(gè)線程可以同時(shí)占用讀模式的讀寫鎖。既讀模式下可以共享，寫模式下互斥。一般一個(gè)線程試圖以讀模式獲取鎖時(shí)，讀寫鎖通常會(huì)阻塞隨后的讀模式鎖請(qǐng)求。?
　　條件變量?
　　互斥量是加鎖原語(yǔ)，條件變量屬于等待原語(yǔ)，用于等待某個(gè)條件成立后喚醒阻塞的線程。條件變量與互斥量一起使用，條件本身由互斥量保護(hù)。Java Object內(nèi)置了條件變量wait(),notify(),notifyAll()。 　　?
　　pthread_cond_wait(),pthread_cond_signal(),pthread_cond_broadcast（Unix），從函數(shù)的命名就可以看出其大致作用。?
　　根據(jù)陳碩的總結(jié)，條件變量的正確使用方式：?
　　對(duì)于wait端：?
　　1.必須與mutex一起使用。?
　　2.在mutex已上鎖時(shí)才能調(diào)用wait()。?
　　3.把判斷布爾條件和wait()放到while循環(huán)中。?
　　第三個(gè)條件主要是為了防止spurious wakeup，既虛假喚醒。因?yàn)閜thread_conf_wait能被除了pthread_cond_signal(),pthread_cond_broadcast外的其他信號(hào)喚醒。需要再wait后再次檢查，同時(shí)也是為了避免錯(cuò)過(guò)一次條件變量后永遠(yuǎn)的等待下去。?
　　對(duì)于signal端：?
　　1.一定不要在mutex已經(jīng)上鎖的情況下調(diào)用signal。?
　　2.在signal之前一般要修改布爾表達(dá)式。?
　　3.修改布爾表達(dá)式通常用mutex保護(hù)。?
　　4.注意區(qū)分signal和broadcast：“broadcast通常用于表明狀態(tài)變化，signal通常用于表示資源可用”。?
　　自旋鎖?
　　自旋鎖與互斥量類似，但它不是通過(guò)休眠使進(jìn)程阻塞，二是在獲取鎖之前一直處于忙等。既一直占用CPU資源直到鎖被釋放。?
　　屏障?
　　屏障主要用于多個(gè)線程之間的并行工作的協(xié)調(diào)。屏障允許每個(gè)線程等待，直到所有的合作線程都達(dá)到某個(gè)點(diǎn)，然后從該點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。?
　　信號(hào)量?
　　這個(gè)在《unix環(huán)境高級(jí)編程》中沒(méi)有提及，在《操作系統(tǒng)》中有論述。?
　　信號(hào)量可作用與進(jìn)程間合作，以及多線程的同步。?
　　一個(gè)進(jìn)程可以被迫在某一個(gè)位置停止，直到接收到某一個(gè)信號(hào)。為了發(fā)信號(hào)，需要使用一個(gè)稱為信號(hào)量的特殊變量，可以看做一個(gè)具有整數(shù)值得變量。其中只允許信號(hào)量取0和1的稱為二元信號(hào)量。非二元信號(hào)量常稱為計(jì)數(shù)信號(hào)量或一般信號(hào)量。?
　　一般在信號(hào)量上定義三個(gè)操作：?
　　1.一個(gè)信號(hào)量可以初始化成非負(fù)數(shù)。?
　　2.semWait操作使信號(hào)量減1。如果值變?yōu)樨?fù)數(shù)，則執(zhí)行semWait的進(jìn)程或線程被阻塞，否則繼續(xù)執(zhí)行。?
　　3.semSignal操作使信號(hào)量加1。如果值<=0，則被semWait阻塞的進(jìn)程被解除阻塞。?
　　信號(hào)量需要隊(duì)列保存阻塞在信號(hào)量上等待的進(jìn)程。至于進(jìn)程按什么順序移除，最公平的是先進(jìn)先出，采用此策略的為強(qiáng)信號(hào)量。沒(méi)有規(guī)定順序的為弱信號(hào)量。?
　　互斥量和二元信號(hào)量的主要區(qū)別在于互斥量的加鎖和解鎖必須由同一線程分別對(duì)應(yīng)使用，信號(hào)量可以由一個(gè)線程釋放，另一個(gè)線程得到。至于用于互斥和用于同步的說(shuō)法，十分牽強(qiáng)。?
　　陳碩關(guān)于信號(hào)量的建議是不用。?
　　因?yàn)榭捎脳l件變量加互斥量完全代替，另外還需要擔(dān)心計(jì)數(shù)值需要和自己的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度常常保持一致的問(wèn)題。?
　　死鎖?
　　死鎖大概已經(jīng)被講爛了，我也不想再搬運(yùn)了。堅(jiān)持使用Scoped Locking，死鎖的時(shí)候好檢測(cè)。?

---------------------------------------------------------------多線程和多進(jìn)程的區(qū)別---------------------------------------------------------------------

多線程和多進(jìn)程的區(qū)別（重點(diǎn) 必須從cpu調(diào)度，上下文切換，數(shù)據(jù)共享，多核cup利用率，資源占用，等等各方面回答，然后有一個(gè)問(wèn)題必須會(huì)被問(wèn)到：哪些東西是一個(gè)線程私有的？答案中必須包含寄存器，否則悲催）

　　區(qū)別的意思是優(yōu)缺點(diǎn)吧。?
　　?
　　多線程：

• 高效的內(nèi)存共享，數(shù)據(jù)共享
• 較輕的上下文切換開銷，不用切換地址空間，不用更改CR3寄存器，不用清空TLB。

• 創(chuàng)建銷毀切換比較簡(jiǎn)單

  多進(jìn)程：

• 更強(qiáng)的容錯(cuò)性，不會(huì)一阻全阻，一個(gè)進(jìn)程崩潰不會(huì)整個(gè)系統(tǒng)崩潰。

• 更好的多核伸縮性，進(jìn)程的使用將許多內(nèi)核資源（如地址空間，頁(yè)表，打開的文件）隔離，在多核系統(tǒng)上的可伸縮性強(qiáng)于多線程程序

  在多核利用率上，多進(jìn)程和多線程同樣可以提高多核利用率。?
  其實(shí)對(duì)于創(chuàng)建和銷毀，上下文切換，其實(shí)在Linux系統(tǒng)下差別不大，Window下有較大差別。?
  綜上，多進(jìn)程和多線程的最主要的區(qū)別就在資源共享，隔離問(wèn)題。如果工作使用的內(nèi)存較大，使用多線程可以避免CPU cache的換入換出，影響性能。

  線程私有

• ID，每個(gè)線程都有自己的ID作為進(jìn)程中唯一的表述。

• 一組寄存器值，用來(lái)保存狀態(tài)
• 各自的堆棧
• 錯(cuò)誤返回碼，防止錯(cuò)誤還未被處理就被其他線程修改。
• 信號(hào)屏蔽碼，每個(gè)線程感興趣的信號(hào)不同。
• 優(yōu)先級(jí)
• 共享的：進(jìn)程的代碼段，公有數(shù)據(jù)，進(jìn)程打開的文件描述符，全局內(nèi)存，進(jìn)程的棧，堆內(nèi)存等。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的全面总结：进程与线程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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