第二章 进程通信、线程

进程通信：进程通信是指进程之间的信息交换。

一、低级通信——进程之间的互斥和同步

  信号量机制是有效的同步工具，但作为通信工具缺点如下：

(1)效率低（通信量少）

(2)通信对用户不透明（程序员实现，操作系统只提供共享存储器供代码操作）

二、高级进程通信

  用户直接利用操作系统提供的一组通信命令，高效地传送大量数据的通信方式。

操作系统隐藏了进程通信的细节，对用户透明，减少了通信程序编制上的复杂性。

线程：进程内的一条执行路径。

多线程系统中，同一个进程中的多个线程共享进程资源，可并发执行。

线程的属性：多线程OS中，一个进程包括多个线程，每个线程都是利用CPU的基本单位。

轻型实体：只需一点必不可少的、能保证独立运行的资源。（TCB）

独立调度和分派的基本单位：调度切换迅速且开销小。

可并发执行

共享进程资源：同进程中的线程可共享相同的进程地址空间、已打开文件、信号量机构等。

线程与进程的比较

调度：线程作为CPU调度的基本单位，而进程只作为其它资源分配单位。

并发性：进程之间可以并发，实质上是不同进程中的两个线程并发。一个进程的多个线程之间亦可并发。

拥有资源：进程间资源相互独立；同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见

系统开销：线程上下文切换在同进程环境下上下文切换要快得多。因为同进程内线程间共享内存地址和打开的文件资源。

线程的管理

同步和通信机制:

1)互斥锁

比较简单的，控制线程互斥访问资源；

适用于高频度使用的关键共享数据和程序段；

unlock和lock两个锁操作原语；

2）条件变量

与互斥锁一起使用

锁保证互斥进入临界区，但利用条件变量使线程阻塞

注意不满足条件时，wait条件变量：

释放互斥锁

进程阻塞在条件变量指向队列中

被唤醒后要重新再设互斥锁

3）信号量

私用信号量（privatesamephore）

用于同进程的线程间同步，数据结构存放在应用程序的地址空间。属于特定进程，OS感知不到其存在。

公用信号量（publicsamephore）

用于不同进程间或不同进程中线程的同步，数据结构由OS管理，存放在受保护的系统存储区。