进程与并发控制：概念、调度及死锁

"进程与并发控制" 在计算机科学中，进程是操作系统中基本的执行单元，代表了程序的运行实例。进程的概念不仅包括了代码、数据，还包括了其执行状态和资源分配。进程的状态通常包括就绪态、运行态和阻塞态，这三种状态在特定条件下可以相互转换。例如，当进程等待I/O操作完成时，它会从运行态变为阻塞态；当等待的事件发生时，进程会从阻塞态变为就绪态；而当CPU空闲，进程调度器会选择就绪态的进程进入运行态。 进程控制是操作系统的重要职责，它通过进程描述符来管理和跟踪进程。描述符包含了进程的状态、优先级、资源需求等信息。操作系统通过进程控制原语来实现对进程的创建、撤销、挂起、唤醒和切换等操作，确保系统的正常运行。 线程是进程内的执行流，它是更细粒度的并发单位，共享同一进程的资源。引入线程可以减少进程上下文切换的开销，提高系统效率。多线程可以在单个进程中并发执行，使得程序设计更加灵活，例如在执行I/O操作时，其他线程可以继续执行计算任务。 进程调度是操作系统中核心的部分，它决定了哪个进程在何时获得CPU的使用权。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（RR）等。调度的目标是在满足公平性和响应时间的同时，最大化系统吞吐量。 进程间的通信（IPC）是多进程协同工作的重要机制，允许进程之间交换数据或同步执行。常见的通信方式包括管道、消息队列、信号量、共享内存等。例如，在飞机订票系统中，T1和T2进程通过共享变量x来同步读写操作，避免数据冲突。 进程死锁是指两个或多个进程相互等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的情况。解决死锁的方法包括预防策略、避免策略和检测恢复策略。预防策略通过设置严格的资源分配和进程执行规则防止死锁发生；避免策略在资源分配时通过银行家算法等手段确保系统不会进入死锁状态；而检测恢复策略则是当系统检测到死锁时，通过杀死或回滚进程来解除死锁。 进程与并发是操作系统中的核心概念，理解和掌握这些知识点对于理解操作系统的工作原理和优化系统性能至关重要。