1、进程

1.概念

进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动。

特点： 动态性、并发性、独立性、异步性

进程ID（PID）： 标识进程的唯一数字，父进程的ID（PPID)，启动进程的用户ID（UID）

 

2.进程互斥、同步、临界区、临界资源、临界区、死锁

互斥：进程互斥是指当有若干进程都要使用某一资源时，但该资源在同一时刻最多允许一个进程使用，这时其他进程必须等待，直到占用该资源者释放了该资源为止。

同步：一组进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步.具有同步关系的这组进程称为合作进程,最为有名的是生产者和消费者进程.

临界资源：操作系统中将同一时刻只允许一个进程访问的资源称为临界资源。

临界区：进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥地进入各自的临界区。

死锁：多个进程因竞争资源而形成一种僵局，导致这些进程都无法继续往前执行。用死锁预防，死锁避免，死锁检测可以解决死锁问题。最著名的的死锁避免算法是银行家算法。

 

3.创建进程

函数原型： pid_t fork();  pid_t vfork();

函数功能： 拷贝一份和父进程一模一样的代码，从fork函数出开始运行。

头文件： unistd.h sys/types.h

返回值： 父进程返回自己pid，子进程返回0，创建失败返回-1

参数： 无

注意： fork和vfork都可以用于创建子进程，但是也有如下不同之处，

1. fork:子进程拥有独立的数据段，堆栈。vfork:子进程与父进程共享数据段，堆栈。

2. fork:父、子进程的执行次序不确定vfork:子进程先运行，父进程后运行，即创建一个子进程并阻塞父进程。

 

4.进程退出

父进程：使用return 0; 或者exit(0)退出
子进程：只能用exit(0)退出

 

5.进程等待

函数原型： pit_t wait(int* status)
函数功能： 阻塞调用它的进程，直到其中一个子进程结束
头文件： sys/types.h      sys/wait.h
返回值： 成功-返回终止的那个子进程的pid，失败-（-1）
参数： 子进程结束的信息，不需要可以为空

 

6.程序执行函数

函数原型： int execl(char *pathname,const char *arg...)
函数功能： 保留原进程，运行可执行文件
头文件： unistd.h
返回值： 成功-不返回，失败-（-1）
参数： pathname为运行可自行程序的课执行程序的路径，arg以及后面一系列的参数是作为要运行文件的参数，null为结束标志

注意： fork创建一个新的进程，产生一个新的PID。exec保留原有的进程，执行新的代码。

 

2、线程

1.概念

概念：线程就是“轻量级”的进程。线程与创建它的进程共享代码段，数据段。线程拥有自己独立的栈。

进程和线程的区别及联系：

1、一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.

2、进程是拥有资源的最小单位，线程是调度的最小单位，由于进程拥有资源，在进程调度是CPU开销较大，所以引入轻量级的线程

3、进程有独立的地址空间，而线程有自己的堆栈和局部变量，但没有单独的地址空间

4、线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。

 

2.线程创建

函数原型： 

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                                   void *(*start_routine) (void *), void *arg)
函数功能： 创建一个新的进程
头文件： pthread.h，特别注意：在编译时必须连接pthread库 即gcc -lpthread main.c -o main
返回值： 成功返回0，失败返回错误编码
参数：

thread         保存创建线程的编号，线程ID
attr           创建线程的属性，如果为空系统会给一个默认的属性，一般为NULL
start_routine  线程入口函数，线程从这个函数开始执行
arg             线程入口函数的参数，可以为NULL，一般为NULL

 

3.进程等待函数

函数原型： int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)
函数功能： 当进程需要退出时，需要等待所有线程都运行结束
头文件： pthread.h，特别注意：在编译时必须连接pthread库 即gcc -lpthread main.c -o main
返回值： 成功返回0，失败返回错误编码
参数：
thread   要等待结束的线程的ID
retval   保留进程返回时的状态，一般为NULL，不保存

 

4.线程退出

函数原型：  void pthread_exit(void *retval)
函数功能： 退出单个线程
头文件： pthread.h，特别注意：不能使用exit退出线程，否则会导致进程退出，从而所有线程都退出
返回值： 空
参数： 保存线程退出的返回值

 

5.线程互斥

在实际应用中，多个线程往往会访问同一数据或资源，为避免线程之间相互影响，需要引入线程互斥机制，而互斥锁(mutex)互斥机制中的一种。

1、初始化互斥锁

函数原型：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
                       const pthread_mutexattr_t *restrict attr)
头文件： pthread.h
返回值： 成功时返回0，失败时返回错误的编码
参数： mutex 需要初始化的互斥锁的指针，attr  指定的互斥锁的属性，一般为空

 

2、加锁

函数原型：  int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *restrict mutex)

头文件： pthread.h
返回值： 成功时返回0，失败时返回-1
参数： 需要锁住的互斥锁的指针

 

3、解锁

函数原型：  int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *restrict mutex)

头文件： pthread.h
返回值： 成功时返回0，失败时返回-1
参数： 需要解开的互斥锁的指针

 

6.线程同步

同步机类似于进程中的同步，不仅需要互斥访问，而且需要按照某一顺序进行，可以使用条件变量实现同步，即 signal和 wait

 

初始化：
pthread_cond_t   cond_ready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
PTHREAD_COND_INITIALIZER 为一个宏，初始值应该为0

 

等待条件成熟：  pthread_cond_wait(&cond_ready, &mut);
参数： cond_ready 同步变量，mut        互斥变量

注意： 如果条件不满足，会解锁，然后重新加锁，所以在调用前后需要加锁和解锁

 

设置条件成熟： pthread_cond_signal(&cond_ready);

 

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