.NET面试准备（一）——进程与线程

一 、概念

1. 进程（process）

• 操作系统进行资源调度和分配的一个独立单位
  联想：假设CPU是一个工厂，工厂内有多个车间（进程），工厂电力有限，一次只能运行一个车间。
• 进程有独立的地址空间，在保护模式下，一个进程崩溃不会影响其他进程
  联想：A车间出故障，不会影响B车间。不同应用程序之间占用不同的进程，当Excel崩溃时，不会影响Google浏览器的使用
• 进程的地址空间：文本区域、数据区域、堆栈。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程中调用的指令和本地变量。

2.线程（thread）

• 线程是进程的一个实体，由线程ID,当前指令指针（PC）,寄存器集合和堆栈组成，是CPU资源调度和分配的基本单位，一个进程可以包括多个线程
  联想：线程是车间里的工人， 一个车间内可以有多个工人
• 同一进程的资源和内存是共享的，但线程拥有独立的栈空间，独立的执行序列
  联想： 车间的空间是工人们共享的，但每个工人是独立进行工作的，

3.上下文切换（thread）

• CPU从一个进程切换到另一个进程，或从一个线程切换到另一个线程
  联想：线程是车间里的工人， 一个车间内可以有多个工人

4. 互斥锁（Mutex）

• 某些共享内存只支持一个线程使用，其他线程必须等它结束，才能使用
  联想：车间内的厕所只能一个人使用，使用时，加上锁，使用完，打开锁，后到的人等打开锁再进去

5.信号量（Semaphore）

• 某些共享内存只支持固定数目的线程使用

6.进程调度

进程的基本状态

• 就绪
• 执行
• • 等待/阻塞/挂起

调度种类

• 高级调度：也称作业调度，将外存中处于后备队列中的作业调入内存
• 低级调度：也称线程调度，由分派程序把处理机分派给某个进程
• 中级调度：将暂时不能运行的进程调至外存中，此时状态称为挂起；当内存空闲时，再将他们调回内存，放入就绪队列上，此时状态称为就绪

非抢占式调度与抢占式调度

• 非抢占式：调度程序一旦把资源分配给某个进程后，直到进程结束，才会释放资源
• 抢占式：调度程序将正在进行的程序强行暂停，并将CPU资源分配给其他就绪程序

进程的优先级

• 普通进程：优先级低，更长执行时间的进程。例如文本编译器、批处理文档、图形渲染
• 实时进程：优先级高，需要尽快被执行的进程，不能被普通进程阻挡，如视频播放、各种监测系统

调度策略

• CPU利用率：
• 系统吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量
• 周转时间：从任务开始到任务结束的时间。包括作业等待、在就绪队列中排队、在处理机上运行、输入输出花费的时间的总和。
• 响应时间：从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间

调度算法

• 先来先服务（FCFS）:
  • 按照任务到达就绪队列的顺序
  • 非抢占式、算法简单、对短作业不利，对I/O繁忙性不利
• 短作业（进程）优先调度（SJ§F）：
  • 短作业优先调度：从后备队列中选择一个或多个估计运行时间最短的作业，调入内存运行
  • 短进程优先调度：从就绪队列中选择一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使之立即执行，直到完成或发生某件事件阻塞时，才释放处理机
• 优先级调度：从后备队列中选择优先级最高的作业，调入内存
  • 非剥夺式优先级调度：当某一个进程正在处理机上运行时，即便有更紧迫的进程进入就绪队列，仍让当前运行的进程继续运行，直到主动让出处理机（任务完成或等待事件），才把处理机分配给更为紧迫的进程。
  • 剥夺式优先级调度：当一个进程正在处理机进行，若某个更为紧迫的进程进入就绪队列，则立即停止当前进行的进程，将处理机分配给更紧迫的进程
• 基于时间片的轮转调度

参考

【1】：阮一峰 进程与线程的一个简单解释
【2】：腾讯面试题