武汉大学详解：进程与线程理论及其并发特性

武汉大学计算机操作系统课程深入探讨了进程与线程的概念和特性，以帮助学生理解并发编程的核心要素。章节二首先介绍了进程作为资源分配和独立运行的基本单位，强调了其在并发程序执行中的核心地位。 2.1 进程的引入 通过引入进程概念，课程阐述了如何描述并发程序执行的特征。前趋图是一种关键工具，它是一个有向无环图，用于表示程序、程序段或语句之间的执行依赖关系。结点代表执行单元，有向边表示执行顺序，如Pi必须在Pj开始执行之前完成。前趋图区分了初始结点和终止结点，以及直接前趋和直接后继的概念。 程序的顺序执行强调了操作的单一性和确定性，处理机按照程序规定顺序执行，每个操作完成后才能进行下一个，具有顺序性、封闭性和可再现性等特性。而并发执行则涉及到多个程序同时运行，每个程序的执行可以在时间上交错，例如进程1、2和3的并发示例中，输入、计算和输出的操作遵循特定的顺序关系，但各部分之间可以并发执行。 并发执行的特点包括间断性，即程序执行可能因其他程序占用资源而暂停，以及失去封闭性，因为多个程序共享资源可能导致状态改变，进而影响彼此。此外，由于并发环境的不确定性，即使初始条件相同，程序的执行结果也可能因执行顺序的不同而变得不可再现。 理解这些概念对于理解和设计高效、并发且健壮的软件至关重要，对于操作系统的设计、调度算法以及多任务编程语言的理解都有着基础性的作用。学习者应熟练掌握进程和线程的管理，包括创建、同步、通信和死锁等问题，以实现系统的有效协作和资源合理利用。