简介

   在传统的操作系统中，进程拥有独立的内存地址空间和一个用于控制的线程。但是，现在的情况更多的情况下要求在同一地址空间下拥有多个线程并发执行。因此线程被引入操作系统。

什么是程序

所谓程序。是一个严格有序的指令集合，程序规定了完成某一个任务时，计算机所需做的各种操作，以及这些操作的执行顺序。

单道程序设计环境中的程序特点

谓程单道程序设计环境是指，计算机中除了操作系统之外，只存在一个用户程序，即用户程序独享整个计算机资源。

特点如下：

1， 资源的独占性，任何时候，位于内存中的程序，可以使用系统中的一切资源，不可能有其他程序与之竞争。

2， 执行的顺序性，内存中每次只有一个程序，各个程序是按此执行的，即做完一个，在做下一个。

3， 结果再现性，重复执行得到相同的结果。

多道程序设计环境中的程序特点

   多道程序设计是指，计算机中除了操作系统之外，存在多个用户程序。

      特点如下：

1 ，间断性，由于资源共享和合作。并发程序间相互制约，造成合作执行间断。

2， 失去封闭性， 程序执行受外界影响。

3， 不可再现性，重复执行，可能的出现不同结果。

什么是进程

程序只是一组指令的有序集合，它本身没有任何运行的含义，他只是一个静态的实体。

进程是是程序在某个数据集上的执行。进程是一个动态的实体，有自己的生命周期。

为什么需要线程

  如果非要说是为什么需要线程，还不如说为什么需要进程中还有其它进程。这些进程中包含的其它迷你进程就是线程。

可线程之所以说是迷你进程，是因为线程和进程有很多相似之处，比如线程和进程的状态都有运行，就绪，阻塞状态。这几种状态理解起来非常简单，当进程所需的资源没有到位时会是阻塞状态，当进程所需的资源到位时但CPU没有到位时是就绪状态，当进程既有所需的资源，又有CPU时，就为运行状态。

线程的好处如下:

    1.在很多程序中，需要多个线程互相同步或互斥的并行完成工作，而将这些工作分解到不同的线程中去无疑简化了编程模型。

    2.因为线程相比进程来说，更加的轻量，所以线程的创建和销毁的代价变得更小。

    3.线程提高了性能，虽然线程宏观上是并行的，但微观上却是串行。从CPU角度线程并无法提升性能，但如果某些线程涉及到等待资源（比如IO，等待输入）时，多线程允许进程中的其它线程继续执行而不是整个进程被阻塞，因此提高了CPU的利用率，从这个角度会提升性能。

    4.在多CPU或多核的情况下，使用线程不仅仅在宏观上并行，在微观上也是并行的。

进程和线程的区别与关系

进程与线程的区别：

    （1）调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位

    （2）并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行

    （3）拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源.

    （4）系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。

  基于两类不同的概念：资源的组织和执行。在过去没有线程的操作系统中，资源的组织和执行都是由进程完成的。但区分这两者很多时候需要加以区分，这也是为什么需要引入线程。

    进程是用于组织资源的单位，进程将相关的资源组织在一起，这些资源包括：内存地址空间，程序，数据等，将这些以进程的形式组织起来可以使得操作系统管理这些资源更为容易。

    而线程，是每一个进程中执行的一个条线。线程虽然共享进程中的大多数资源，但线程也需要自己的一些资源，比如：用于标识下一条执行指令的程序计数器，一些容纳局部变量的寄存器，以及用于表示执行的历史的栈。

    总而言之：进程是组织资源的最小单位，而线程是安排CPU执行的最小单位。

    其实在一个进程中多个线程并行和在操作系统中多个进程并行非常类似，只是线程共享的是地址空间，而进程共享的是物理内存，打印机，键盘等资源……

    每一个进程和线程所独自占有的资源如表1所示。

进程和线程的关系：

    （1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。

    （2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

    （3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

    （4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.

进程间通信的方式？

    （1）管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系的父子进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

    （2）信号（signal）：信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程有某事件发生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果上可以说是一致的。

    （3）消息队列（message queue）：消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息。

    （4）共享内存（shared memory）：可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。

    （5）信号量（semaphore）：主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段。

    （6）套接字（socket）：这是一种更为一般得进程间通信机制，它可用于网络中不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。

同步和互斥的区别：

当有多个线程的时候，经常需要去同步这些线程以访问同一个数据或资源。例如，假设有一个程序，其中一个线程用于把文件读到内存，而另一个线程用于统计文件中的字符数。当然，在把整个文件调入内存之前，统计它的计数是没有意义的。但是，由于每个操作都有自己的线程，操作系统会把两个线程当作是互不相干的任务分别执行，这样就可能在没有把整个文件装入内存时统计字数。为解决此问题，你必须使两个线程同步工作。

      所谓同步，是指散步在不同进程之间的若干程序片断，它们的运行必须严格按照规定的某种先后次序来运行，这种先后次序依赖于要完成的特定的任务。如果用对资源的访问来定义的话，同步是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

        所谓互斥，是指散布在不同进程之间的若干程序片断，当某个进程运行其中一个程序片段时，其它进程就不能运行它们之中的任一程序片段，只能等到该进程运行完这个程序片段后才可以运行。如果用对资源的访问来定义的话，互斥某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

我的理解

1，同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。

    比如说进程A需要从缓冲区读取进程B产生的信息，当缓冲区为空时，进程B因为读取不到信息而被阻塞。而当进程A产生信息放入缓冲区时，进程B才会被唤醒。两个进程之间的合作关系，wait，和notify,来直接制约他们直接的合作。

2，互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。

比如进程B需要访问打印机，但此时进程A占有了打印机，进程B会被阻塞，直到进程A释放了打印机资源,进程B才可以继续执行。生产消费问题，push的时候不能pop ，pop的时候不能push，必须加synchronized，。