进程和线程的关系

OS以按照进程为单位分配资源，调度时，调度的是进程中的某一个线程

线程是OS调度的最小单位，进程是OS分配资源的最小单位

以线程的方式实现并发性

创建进程会分配资源，创建线程时不一定会分配资源

同一个进程的线程间共享进程资源，进程间的资源彼此不可见

进程之间通讯需要同步或互斥手段的辅助，线程间可以直接读写。

进程之间的通信方式

管道、信号、消息队列、共享内存、信号量、socket。其中前五种主要用于一台主机之中的各个进程之间的通信，socket套接字通信主要用于网络之中不同主机之间的通信。

管道

管道分为命名管道和无名管道，在内核中申请一块固定大小的缓冲区，程序拥有写入和读取的权利，都可以看成一种特殊的文件，具有固定的读端和写端，也可以使用普通的read、write 等函数。

并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中；无名管道一般使用fork函数实现父子进程的通信，命名管道用于没有血缘关系的进程也可以进程间通信；面向字节流、自带同步互斥机制、半双工，单向通信，两个管道实现双向通信。

缺点

半双工通信，一条管道只能一个进程写，一个进程读。

一个进程写完后，另一个进程才能读，反之同理。

消息队列

管道的通信方式效率是低下的，不适合进程间频繁的交换数据。这个问题，消息队列的通信方式就可以解决。A进程往消息队列写入数据后就可以正常返回，B进程需要时再去读取就可以了，效率比较高。

而且，数据会被分为一个一个的数据单元，称为消息体，消息发送方和接收方约定好消息体的数据类型，不像管道是无格式的字节流类型，这样的好处是可以边发送边接收，而不需要等待完整的数据。

在内核中创建一队列，队列中每个元素是一个数据报，不同的进程可以通过句柄去访问这个队列；消息队列独立于发送与接收进程，可以通过顺序和消息类型读取，也可以fifo读取；消息队列可实现双向通信。

缺点

每个消息体有一个最大长度的限制，并且队列所包含消息体的总长度也是有上限的，这是其中一个不足之处。

消息队列通信过程中存在用户态和内核态之间的数据拷贝问题。进程往消息队列写入数据时，会发送用户态拷贝数据到内核态的过程，同理读取数据时会发生从内核态到用户态拷贝数据的过程。

共享内存

共享内存解决了消息队列存在的内核态和用户态之间数据拷贝的问题。

将同一块物理内存一块映射到不同的进程的虚拟地址空间中，实现不同进程间对同一资源的共享。目前最快的IPC形式，不用从用户态到内核态的频繁切换和拷贝数据，直接从内存中读取就可以，共享内存是临界资源，所以需要操作时必须要保证原子性。使用信号量或者互斥锁都可以。

详见JMM

信号

在Linux中，为了响应各种事件，提供了几十种信号，可以通过kill -l命令查看。

如果是运行在shell终端的进程，可以通过键盘组合键来给进程发送信号，例如使用Ctrl+C产生SIGINT信号，表示终止进程。

如果是运行在后台的进程，可以通过命令来给进程发送信号，例如使用kill -9 PID产生SIGKILL信号，表示立即结束进程。

信号量

在内核中创建一个信号量集合（本质是个数组），数组的元素（信号量）都是1，使用P操作进行-1，使用V操作+1，通过对临界资源进行保护实现多进程的同步。

当使用共享内存的通信方式，如果有多个进程同时往共享内存写入数据，有可能先写的进程的内容被其他进程覆盖了。

因此需要一种保护机制，信号量本质上是一个整型的计数器，用于实现进程间的互斥和同步。

信号量代表着资源的数量，操作信号量的方式有两种：

P操作：这个操作会将信号量减一，相减后信号量如果小于0，则表示资源已经被占用了，进程需要阻塞等待；如果大于等于0，则说明还有资源可用，进程可以正常执行。

V操作：这个操作会将信号量加一，相加后信号量如果小于等于0，则表明当前有进程阻塞，于是会将该进程唤醒；如果大于0，则表示当前没有阻塞的进程。

（1）信号量实现互斥：

信号量初始化为1

进程 A 在访问共享内存前，先执行了 P 操作，由于信号量的初始值为 1，故在进程 A 执行 P 操作后信号量变为 0，表示共享资源可用，于是进程 A 就可以访问共享内存。

若此时，进程 B 也想访问共享内存，执行了 P 操作，结果信号量变为了 -1，这就意味着临界资源已被占用，因此进程 B 被阻塞。

直到进程 A 访问完共享内存，才会执行 V 操作，使得信号量恢复为 0，接着就会唤醒阻塞中的线程 B，使得进程 B 可以访问共享内存，最后完成共享内存的访问后，执行 V 操作，使信号量恢复到初始值 1。

（2）信号量实现同步：

由于多线程下各线程的执行顺序是无法预料的，有些时候我们希望多个线程之间能够密切合作，这时候就需要考虑线程的同步问题。

信号量初始化为0

如果进程 B 比进程 A 先执行了，那么执行到 P 操作时，由于信号量初始值为 0，故信号量会变为 -1，表示进程 A 还没生产数据，于是进程 B 就阻塞等待；

接着，当进程 A 生产完数据后，执行了 V 操作，就会使得信号量变为 0，于是就会唤醒阻塞在 P 操作的进程 B；

最后，进程 B 被唤醒后，意味着进程 A 已经生产了数据，于是进程 B 就可以正常读取数据了。

socket

socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口，把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据。socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种”打开—读/写—关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个”文件”，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。是一种可以网间通信的方式。