進程基本概念
進程是對運行時程序的封裝，是系統進行資源調度和分配的基本單位，實現操作系統的併發。
線程基本概念
- 線程是進程的子任務，是cpu調度和分配的基本單位，用於保證程序的實時性，實現進程內的併發；
- 線程是操作系統的可識別的最小執行和調度的單位。
- 每個線程都獨立佔用一個虛擬處理器：獨立的寄存器組，指令計數器和處理器狀態。
- 每個線程完成不同的任務，但是共享同一地址空間（也就是同樣的動態內存，映射文件，目標代碼等等），打開的文件隊列和其他內核資源
兩者的區別
| \ | 進程 | 線程 |
|---|---|---|
| 兩者的聯繫 | 一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程 | 線程依賴進程存在，一個線程只能屬於一個進程 |
| 內存空間 | 擁有獨立的內存空間 | 多個線程共享該進程的所有資源，共享代碼段（代碼和常量），數據段（全局變量和靜態變量），擴展段（堆存儲）。但是每個線程擁有自己的棧段（運行時段，用來存放所有局部變量和臨時變量） |
| 與系統關係 | 是資源分配的最小單位 | 是cpu調度的最小單位 |
| 系統開銷 | 由於在創建或撤銷進程時，系統都會爲之分配和回收資源，因此操作系統爲進程所付出的開銷遠大於線程，類似地，在進行進程切換時，涉及到整個當前進程CPU環境的保存以及新被調度運行的進程的CPU環境的設置。 | 而線程切換隻須保存和設置少量寄存器的內容，並不涉及存儲器管理方面的操作。可見，進程切換的開銷也遠大於線程切換的開銷。 |
| 通信 | 進程間通信比較複雜 | 同一進程的線程由於共享代碼段和數據段，所以通信比較容易。 |
| 編程調試難度 | 編程調試簡單可靠性高，但是創建銷燬開銷大 | 線程正相反，開銷小，切換速度快，但是編程調試相對複雜。 |
| 穩定性 | 一個進程崩潰，不會對其他進程產生影響； | 而一個線程崩潰，會讓同一進程內的其他線程也死掉。 |
進程間的通信
| 通信方式 | 概述 | 特點 |
|---|---|---|
| 1，管道 | 管道主要包括無名管道和命名管道 | 管道可用於具有親緣關係的父子進程間的通信 |
| 1.1 普通管道PIPE | 它是半雙工的（即數據只能在一個方向上流動），具有固定的讀端和寫端 | 1. 它只能用於具有親緣關係的進程之間的通信（也是父子進程或者兄弟進程之間）2.它可以看成是一種特殊的文件，對於它的讀寫也可以使用普通的read、write等函數。但是它不是普通的文件，並不屬於其他任何文件系統，並且只存在於內存中。 |
| 1.2 命名管道FIFO | FIFO可以在無關的進程之間交換數據 | FIFO有路徑名與之相關聯，它以一種特殊設備文件形式存在於文件系統中。 |
| 系統IPC | 包括消息隊列、信號量、信號、共享內存 | |
| 消息隊列 | 是消息的鏈接表，存放在內核中。一個消息隊列由一個標識符（即隊列ID）來標記。 (消息隊列克服了信號傳遞信息少，管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等特點)具有寫權限得進程可以按照一定得規則向消息隊列中添加新信息；對消息隊列有讀權限得進程則可以從消息隊列中讀取信息； | 1）消息隊列是面向記錄的，其中的消息具有特定的格式以及特定的優先級。2）消息隊列獨立於發送與接收進程。進程終止時，消息隊列及其內容並不會被刪除。3）消息隊列可以實現消息的隨機查詢,消息不一定要以先進先出的次序讀取,也可以按消息的類型讀取。 |
| 信號量 | 它是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。信號量用於實現進程間的互斥與同步，而不是用於存儲進程間通信數據。 | 1）信號量用於進程間同步，若要在進程間傳遞數據需要結合共享內存。2）信號量基於操作系統的 PV 操作，程序對信號量的操作都是原子操作。3）每次對信號量的 PV 操作不僅限於對信號量值加 1 或減 1，而且可以加減任意正整數。4）支持信號量組。 |
| 信號 | 比較複雜 | 用於通知接收進程某個事件已經發生。 |
| 共享內存 | 它使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，不同進程可以及時看到對方進程中對共享內存中數據得更新。這種方式需要依靠某種同步操作，如互斥鎖和信號量等 | (1）共享內存是最快的一種IPC，因爲進程是直接對內存進行存取 (2）因爲多個進程可以同時操作，所以需要進行同步(3）信號量+共享內存通常結合在一起使用，信號量用來同步對共享內存的訪問 |
| 套接字socket | socket也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用於不同主機之間的進程通信。 |
線程間的通信
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臨界區：通過多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數據訪問；
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互斥量Synchronized/Lock：採用互斥對象機制，只有擁有互斥對象的線程纔有訪問公共資源的權限。因爲互斥對象只有一個，所以可以保證公共資源不會被多個線程同時訪問
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信號量Semphare：爲控制具有有限數量的用戶資源而設計的，它允許多個線程在同一時刻去訪問同一個資源，但一般需要限制同一時刻訪問此資源的最大線程數目。
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事件(信號)，Wait/Notify：通過通知操作的方式來保持多線程同步，還可以方便的實現多線程優先級的比較操作