操作系统中的进程与线程详解

"补充线程引入-第二章--进程和线程" 在计算机科学中，进程和线程是操作系统中的核心概念，特别是在并发执行和资源共享的现代操作系统中。本章节详细探讨了这两个概念以及相关知识。 首先，进程是操作系统中进行资源分配和独立运行的基本单位。它具有两个基本属性： 1. **资源的拥有者**：每个进程都有一个独立的虚拟地址空间，用于存储进程映像和控制资源，如文件、I/O设备。进程有自己的状态、优先级和调度策略，这使得操作系统能够根据需要对进程进行管理和调度。 2. **调度单位**：进程被视为一个执行轨迹，代表了程序在处理器上的执行实例。这个特性使得多个进程可以在同一时间内并发执行，提高了系统的效率和吞吐量。 在多道程序设计中，内存可以同时存放多道程序，使得它们并发执行，显著提升了系统资源的利用率和整体性能。然而，这也带来了新的挑战，如进程之间的封闭性和对应性的丧失，以及并发执行导致的相互制约关系，即程序间的同步和通信问题。 进程的状态通常包括就绪、运行和阻塞三种状态，这反映了进程在等待CPU时间片、正在执行或因等待某种资源而暂停的情况。进程管理则涉及到如何创建、撤销、挂起、恢复和调度进程等操作。 线程是轻量级的进程，它们共享同一个进程的资源，如虚拟地址空间，但拥有独立的执行上下文，包括程序计数器、栈和寄存器状态。引入线程可以减少上下文切换的开销，提高系统效率。线程间的通信和同步是通过各种机制实现的，如信号量、管程、互斥锁等，以解决并发执行时可能出现的竞态条件和死锁问题。 经典进程同步问题包括生产者-消费者问题、哲学家就餐问题等，这些问题揭示了在多线程环境中如何正确地控制资源访问和协调不同线程的行为，以避免数据不一致和系统死锁。 进程和线程是操作系统中实现并发执行和资源共享的关键机制。理解这些概念及其交互对于编写高效、稳定的并发程序至关重要。