进程

通常的程序是静态实体。在多道程序系统中。它们是不能独立运行的。更不能和其它程序并发运行。在操作系统中引入进程的目的，就是为了使多个程序可以并发运行。进程就

是指在系统中可以独立执行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的。是一个能独立执行的活动实体。

进程实体由程序段、相关的数据段和PCB（进程控制块）组成。这里我们要理解进程和普通的程序的差别。进程的实质是进程实体的一次运行过程，因此。动态性是进程的最基

本的特征，进程实体是具有生命期的，而程序则不一样，程序仅仅是一组有序指令的集合，并存放在某种介质上。其本身是静态的。

我们刚才也说过。进程的引入就是为了使得程序能够并发运行，如今我们来看看进程的同步。

很多资源比方打印机。都属于临界资源，进程之间应该採用相互排斥方式来实现对这样的资源的共享。

于是产生了一种进程同步管理方法，就是信号量机制。

信号量机制

信号量机制的原理就是为临界资源设置一个相互排斥信号量mutex，并设其初始值为1，每次訪问该资源时。对信号量进行改动，訪问完毕后将其还原就可以。

这样的方式确实是简单有

效，可是信号量大量的同步操作分散在各个进程中不便于管理，每一个进程都须要在訪问和訪问完毕后对mutex进行改动，显得过于繁琐。于是又推出了一种新的进程同步管理机

制。就是管程。

管程

管程的定义例如以下：一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所运行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

大约10%的人能够通过上面那句话理解管程，假设你不是那10%。请看以下我对管程通俗的理解：

管程就是一个秘书，全部进程对某一种临界资源的同步操作都集中起来给这个秘书，再由秘书来实现对同一临界资源的相互排斥使用。

由此可见，管程相当于围墙和通道。管程每次仅仅执行一个进程进入管程，从而实现了进程的相互排斥。

线程

在操作系统刚刚開始的阶段。

是没有线程这个概率的。

因为后期用户对于并发量和性能的追求，才出现了线程这个概率，线程将进程进一步的细化了。线程是进程中的实体，一

个进程能够拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。

线程不拥有系统资源，仅仅是执行必须的一些数据结构，它与父进程的其它线程共享该进程的全部资源。

线程是20世纪80年代中期被提出的，假设说进程是为了让多个程序能够并发运行。以提高资源利用率和系统吞吐量，那线程的目的就是降低程序在并发运行时所付出的时空开

销，使操作系统具有更好的并发性。

在多线程的操作系统中，进程不再是一个可执行的实体了，由于线程才是能够独立执行的基本单位。相同的。我们来谈谈线程的同步问题。

多线程操作系统中提供了多种线程同步机制，比方相互排斥锁，条件变量等。

相互排斥锁

相互排斥锁是一种比較简单的、用于实现线程间对资源相互排斥訪问的机制。因为操作相互排斥锁的时间和空间开销都比較低。所以比較适合高频度使用的关键共享数据和程序段。相互排斥锁有

两个状态：开锁（unlock）和关锁（lock）状态。

当一个线程须要读写一个共享数据段时，线程首先对该资源的相互排斥锁状态进行查询，假设已经处于关锁状态，则该线程将会被堵塞；假设处于开锁状态。则将锁关闭。然后继续

訪问共享资源。资源訪问完成后，必须再次开锁。并将堵塞在相互排斥锁上的进程唤醒。

这种过程看起来没有什么问题，然而只使用相互排斥锁还是有可能操作死锁。

死锁

我们通过一个样例来说明为什么相互排斥锁有可能造成死锁。

A线程对锁1关锁成功后，进入了临界资源C，然后A线程还要继续訪问资源R，则会去操作R的锁2，但是锁2已经处于关闭了，所以A线程在锁2堵塞等待。但是资源R中的B线程

要离开资源必须訪问资源C。也就是锁1必须是开启的，而A线程早已将锁1关闭了。

导致两方陷入无限等待。这就是死锁。

为了解决死锁的问题，我们增加了条件变量。

条件变量

在创建一个相互排斥锁时就联系着一个条件变量，相互排斥锁用于短期锁定，而条件变量则用于线程的长期等待。直到所等待的资源变为可用。

还是上面那个样例：

A线程对锁1关锁成果后。进入了临界资源C，然后A线程还要继续訪问资源R。则会去操作R的锁2，但是锁2已经处于关闭了。这时。线程便转入等待状态。并对锁1运行开锁操

作。等待资源R被释放。

资源R释放后，锁2已经打开。A线程顺利进入资源R，关闭锁2，并将该资源设为忙碌状态，再打开锁1。

这样就避免了死锁的问题。