一縷半夏微光

一、進程管理

（一）引入進程目的

為了更好地描述和控制程序并發執行，實現操作系統的并發性和共享性（進程是動態的，程序是靜態的）

（二）定義

是計算機中的程序關于某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位。

（三）組成

1、PCB：保存進程運行期間相關的數據，是進程存在的唯一標志。

2、程序段：能被進程調度到CPU的代碼。

3、數據段

（四）進程的狀態

1、狀態種類：

（1）運行態：進程正在占用CPU。

（2）就緒態：進程已處于準備運行的狀態，即進程獲得了除處理機外的一切所需資源，一旦得到處理機即可運行。

（3）阻塞態：線程因為某種原因放棄CPU使用權，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態，才有機會轉到運行狀態。

阻塞的情況分三種：

a.等待阻塞：運行的線程執行wait()方法，JVM會把該線程放入等待池中。(wait會釋放持有的鎖)

b.同步阻塞：運行的線程在獲取對象的同步鎖時，若該同步鎖被別的線程占用，則JVM會把該線程放入鎖池中。

c.其他阻塞：運行的線程執行sleep()或join()方法，或者發出了I/O請求時，JVM會把該線程置為阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。（注意,sleep是不會釋放持有的鎖）

（4）創建狀態：進程正在被創建。

（5）結束狀態：進程正在從系統消失。

2.進程狀態轉換圖：

（五）線程

1、引入目的：為了更好的使用多道程序并發執行，提高資源利用率和系統吞吐量。

2、特點：是程序執行的最小單位，基本不擁有任何系統資源（調度的基本單位）。

二、處理機調度

（一）概念

是對處理機進行分配，即從就緒隊列中按照定的算法（公平、高效）選擇一個進程并將處理機分配給它運行，以實現進程并發地執行。

（二）分類

高級調度（作業調度）（次數少）

中級調度（內存對換）（次數中等）

低級調度（進程調度）（次數多）

（三）調度方式

剝奪式、非剝奪式

（四）調度準則

CPU利用率、系統吞吐量、周轉時間、等待時間、響應時間

（五）算法

先來先服務、短作業優先、優先級調度算法、高響應比優先調度算法、時間片輪轉、多級反饋隊列調度算法

三、進程同步

（一）引入原因

協調進程之間的相互制約關系

（二）制約關系

1、同步：

亦稱直接制約關系，是指為完成某種任務而建立的兩個或者多個進程，這些進程因為需要在某些位置上協調它們的工作次序而等待、傳遞信息所產生的制約關系。

2、互斥：

也稱間接制約關系。當一個進程進入臨界區使用臨界資源時，另一個進程必須等待，當占用臨界資源的進程退出臨界區后，另進程才允許去訪問此臨界資源。

（三）臨界資源

一次僅允許一個進程使用的資源（比如：打印機、共享緩沖區、共享變量、公用隊列）

（四）臨界區

在每個進程中訪問臨界資源的那段程序

（五）臨界區互斥

1、原則

（1）空閑讓進：如果有若干進程要求進入空閑的臨界區，一次僅允許一個進程進入。

（2）忙則等待：任何時候，處于臨界區內的進程不可多于一個。如已有進程進入自己的臨界區，則其它所有試圖進入臨界區的進程必須等待。

（3）有限等待：進入臨界區的進程要在有限時間內退出，以便其它進程能及時進入自己的臨界區。

（4）讓權等待：如果進程不能進入自己的臨界區，則應讓出CPU，避免進程出現“忙等”現象。

2、基本方法

信號量——利用PV操作實現互斥

四、死鎖

（一）產生的原因

非剝奪資源的競爭和進程的不恰當推進順序（與饑餓的區別）

（二）定義

多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，如果沒有外力，這些進程將無法推進。

（三）解決方法

1、預防死鎖：破壞互斥條件、破壞不剝奪條件、破壞請求和保持條件、破壞循環等待條件。

2、避免死鎖：安全狀態、銀行家算法。

3、檢測死鎖：利用死鎖定理。

4、解除死鎖：資源剝奪法、撤銷進程法、進程回退法。

參考鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1xZ4y1r74y/?p=2&spm_id_from=pageDriver