【操作系统】进程、线程和协程/线程调度/死锁

进程和线程的区别和联系

区别

调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位；
并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行；
拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源。进程所维护的是程序所包含的资源（静态资源），如：地址空间，打开的文件句柄集，文件系统状态，信号处理handler等；线程所维护的运行相关的资源（动态资源），如：运行栈，调度相关的控制信息，待处理的信号集等；
系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。但是进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个进程死掉就等于所有的线程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。

联系

一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程；
资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；
处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；
线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
进程切换和线程切换的开销：https://blog.csdn.net/qq_35701633/article/details/97398354

进程状态

三种基本状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态。
图片说明

协程

图片说明

协程，是一种比线程更加轻量级的存在，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行）。这样带来的好处就是性能得到了很大的提升，不会像线程切换那样消耗资源。
子程序，或者称为函数，在所有语言中都是层级调用，所以子程序调用是通过栈实现的，一个线程就是执行一个子程序。子程序调用总是一个入口，一次返回，调用顺序是明确的。而协程的调用和子程序不同。协程在子程序内部是可中断的，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。
协程的特点在于是一个线程执行，那和多线程比，协程有何优势？

极高的执行效率：因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显；
不需要多线程的锁机制：因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多。

常见的线程调度算法

1.先来先服务（队列）
2.最短优先（优先队列）
3.高优先权优先调度算法
4.基于时间片的轮转调度算法
5.电梯调度算法
https://blog.csdn.net/jinjiniao1/article/details/97636072

死锁

死锁原因、四个必要条件和预防死锁的办法：https://blog.csdn.net/hd12370/article/details/82814348
银行家算法：https://blog.csdn.net/qq_36260974/article/details/84404369

如何避免多线程竞争

临界区（Monitor），通过对多线程的串行化访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。
互斥锁。
信号量（Semaphore）。控制剧有限数量用户资源而设计，通过一个计数器减操作完成对资源的访问，然后转交给其他线程，另外线程的计数器在通信线程减操作的同时进行加操作，通过计数器实现通信。
读写锁。允许其他程序正在写的情况下读取资源。所以如果资源允许脏读，此锁较为合适。
原子锁。通过原子操作Interlocked.CompareExchange实现“无锁”竞争。
原子性操作。野外原子性操作本身线程安全，故无需加锁。