操作系统基础总结

进程 进程是资源分配的基本单位。 进程控制块 (Process Control Block， PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

线程 线程是独立调度的基本单位。 一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。 QQ 和浏览器是两个进程，浏览器进程里面有很多线程，例如 HTTP 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等，线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 HTTP 请求时，浏览器还可以响应用户的其它事件。

区别

（一）拥有资源

进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源。

（二）调度

线程是独立调度的基本单位，在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换，从一个进程内的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。

（三）系统开销

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地，在进行进程切换时，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置，而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。

（四）通信方面

进程间通信 (IPC) 需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。而线程间可以通过直接读/写同一进程中的数据段（如全局变量）来进行通信。

进程通信的方式？

一、管道

管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。

它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
二、FIFO

也称为命名管道，它是一种文件类型。

FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。
三、消息队列

是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。

消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以先进先出的次序读取，也可以按消息的类型读取。
四、信号量（semaphore）

与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
支持信号量组。
五、共享内存（Shared Memory）

指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
五种通讯方式总结

管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯
FIFO：任何进程间都能通讯，但速度慢，去除了管道只能在父子进程中使用的限制
消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题
信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步
共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存
补：套接字

与其它通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。


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线程间通信
synchronized同步

这种方式，本质上就是 “共享内存” 式的通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行。
while轮询的方式

在这种方式下，ThreadA 不断地改变条件，ThreadB 不停地通过 while 语句检测这个条件 (list.size()==5) 是否成立 ，从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费 CPU 资源。
之所以说它浪费资源，是因为 JVM 调度器将 CPU 交给 ThreadB 执行时，它没做啥 “有用” 的工作，只是在不断地测试某个条件是否成立。
就类似于现实生活中，某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了，而不是：在干别的事情，当有电话来时，响铃通知TA电话来了。
wait/notify机制

当条件未满足时，ThreadA 调用 wait() 放弃 CPU，并进入阻塞状态。（不像 while 轮询那样占用 CPU）

当条件满足时，ThreadB 调用 notify() 通知线程 A，所谓通知线程 A，就是唤醒线程 A，并让它进入可运行状态。

管道通信

java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信