操作系统进程管理：线程与进程通信

"本章介绍了操作系统中的进程管理，包括进程的概念、线程、进程控制、同步与互斥、进程间的高级通信、进程调度、死锁以及Windows进程管理。此外，还涉及了有向无循环图（DAG）的概念，它是描述进程间前趋关系的重要工具。" 操作系统中，进程是系统资源分配的基本单位，它代表了一个正在执行的程序实例。进程间通信（IPC）是不同进程交换信息的方式，通常需要通过操作系统内核的支持，而同一进程内的线程通信则可以直接访问共享内存，减少了内核介入的开销。创建、切换和撤销进程相比线程，其系统开销要大得多，因为进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间。 线程是执行流的最小单元，轻量级且在同一个进程中快速切换，使得多线程在同一进程内能并发执行，提高了处理器的利用率。每个线程都有自己的线程控制块（TCB），类似于进程的进程控制块（PCB）。线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞和终止等阶段，与进程的生命期类似。 进程的同步与互斥是确保多个进程或线程正确协调执行的关键。同步是指多个进程按一定顺序执行，避免数据竞争；互斥则是确保某段时间内，只有一个进程能访问临界资源。典型的同步机制包括信号量、管程和条件变量等。 高级通信机制如管道、消息队列、共享内存和套接字等，提供了更高效的数据交换方式，尤其是对于需要大量数据传输的情况。进程调度负责决定哪个进程应该获得CPU执行权，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等。死锁是指多个进程互相等待对方释放资源而形成的一种僵局，预防和避免死锁是系统设计中的重要问题。 Windows操作系统中的进程管理，包括进程创建、调度、资源管理和销毁等，具有自己的特性和机制，例如使用Windows API进行进程控制。有向无循环图（DAG）在进程管理中用于描述进程间的前驱关系，即一个进程必须在另一个进程完成后才能开始。这种关系在并发执行的系统中尤为关键，因为它可以帮助规划任务的执行顺序，避免依赖环路导致的执行障碍。 理解并掌握这些知识点对于深入学习操作系统原理和优化系统性能至关重要，它们构成了操作系统实现并发、通信和资源管理的基础。