进程

• 线程：cpu调度的最小单位。线程共享进程的资源，多个线程可以共享同一地址空间和其他资源，比如共享全局变量。线程作为进程的一部分，扮演的角色就是怎么利用中央处理器去运行代码。线程关注的是中央处理器的运行，而不是内存等资源的管理。同一时刻只有一个线程占用cpu，但高速切换给人带来并行的假象。
• 线程状态及转换：只介绍线程基本状态。
  • 就绪状态：线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
  • 运行状态: 线程已获得CPU，正在运行。
  • 阻塞状态： 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。
• 为什么多线程？
  • 线程比进程更加轻量级，线程更容易、快捷的创建和销毁。
  • 多CPU系统中，使用线程提高CPU利用率。
  • 耗时的操作使用线程，提高应用程序响应。拥有多个线程允许活动彼此重叠进行，从而会加快应用程序执行速度。
  • 并行操作时使用线程，如C/S架构的服务器端并发线程响应用户的请求。
  • 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。
  • 并行实体共享同一个地址空间和所有可用数据的能力。

线程和进程的对比

• 调度：在引入线程的操作系统中，线程是调度和分配的基本单位 ，进程是资源拥有的基本单位 。把传统进程的两个属性分开，线程便能轻装运行，从而可显著地提高系统的并发程度。 在同一进程中，线程的切换不会引起进程的切换，在由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，才会引起进程的切换。
• 并发性：在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，因而使操作系统具有更好的并发性，从而能更有效地使用系统资源和提高系统吞吐量。
• 拥有资源：进程是资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位。进程更倾向于内存管理的概念，进程在自己的区域掌控自己的资源，也不越界。线程更倾向于cpu的运行。进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存， 从而极大的提高了程序的运行效率。
• 系统开销：由于在创建或撤消进程时，系统都要为之分配或回收资源，因此，操作系统所付出的开销将显著地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。
• 进程更为健壮。一个进程之间的某个线程死掉，整个进程就死掉了。一个进程死掉对其他进程没有影响。另外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。

锁

锁机制

通过锁机制，能够保证在多核多线程环境中，在某一个时间点上，只能有一个线程进入临界区代码，从而保证临界区中操作数据的一致性。

所谓的锁，可以理解为内存中的一个整型数，拥有两种状态：空闲状态和上锁状态。加锁时，判断锁是否空闲，如果空闲，修改为上锁状态，返回成功。如果已经上锁，则返回失败。解锁时，则把锁状态修改为空闲状态。

死锁的概念

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。死锁的原因包括系统资源不足、进程运行推进顺序不合适、资源分配不当等。

比如两只羊过独木桥。进程比作羊，资源比作桥。若两只羊互不相让，争着过桥，就产生死锁。

死锁的必要条件

1.   互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。 
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。 
3. 不剥夺条件： 进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。 
4. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。存在一个进程等待序列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2所占有的某一资源，P2等待P3所占有的某一资源，……，而Pn等待P1所占有的的某一资源，形成一个进程循环等待环。

解决死锁的四个方式

鸵鸟算法。(直接忽略该问题)

检测死锁并且恢复。（检测与解除策略）

仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁。（避免策略）

通过破除死锁四个必要条件之一，来防止死锁产生。（预防策略）