Java-操作系统-6

1.21 请介绍线程之间的通信方式。

参考回答

锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
信号量机制(Semaphore)：包括无名线程信号量和命名线程信号量
信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。

1.22 说一说进程的状态。

参考回答

进程的3种基本状态：运行、就绪和阻塞。

（1）就绪：当一个进程获得了除处理机以外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行，则称此进程处于就绪状态。就绪进程可以按多个优先级来划分队列。例如，当一个进程由于时间片用完而进入就绪状态时，排入低优先级队列；当进程由I／O操作完成而进入就绪状态时，排入高优先级队列。

（2）运行：当一个进程在处理机上运行时，则称该进程处于运行状态。处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目，对于单处理机系统，处于运行状态的进程只有一个。在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态），通常会自动执行系统的空闲进程。

（3）阻塞：也称为等待或睡眠状态，一个进程正在等待某一事件发生（例如请求I/O而等待I/O完成等）而暂时停止运行，这时即使把处理机分配给进程也无法运行，故称该进程处于阻塞状态。

其转移图如下：

进程的五种状态

创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态

就绪状态：进程已经准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行

执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态

阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用

终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

1.23 CPU调度的最小单位是什么？线程需要CPU调度吗？

参考回答

进程是CPU分配资源的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。
线程是比进程更小的能独立运行的基本单位，需要通过CPU调度来切换上下文，达到并发的目的。

1.24 进程之间共享内存的通信方式有什么好处？

参考回答

采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次数据：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。

实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就解除映射，有新的通信时，再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的。

1.25 如何杀死一个进程？

参考回答

杀死父进程并不会同时杀死子进程：每个进程都有一个父进程。可以使用 pstree 或 ps 工具来观察这一点。

# 启动两个虚拟进程
$ sleep 100 &
$ sleep 101 &

$ pstree -p
init(1)-+
        |-bash(29051)-+-pstree(29251)
                      |-sleep(28919)
                      `-sleep(28964)

$ ps j -A
 PPID   PID  PGID   SID TTY      TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
    0     1     1     1 ?           -1 Ss       0   0:03 /sbin/init
29051  1470  1470 29051 pts/2     2386 SN    1000   0:00 sleep 100
29051  1538  1538 29051 pts/2     2386 SN    1000   0:00 sleep 101
29051  2386  2386 29051 pts/2     2386 R+    1000   0:00 ps j -A
    1 29051 29051 29051 pts/2     2386 Ss    1000   0:00 -bash

调用 ps 命令可以显示 PID（进程 ID）和 PPID（父进程 ID）。

杀死父进程后，子进程将会成为孤儿进程，而 init 进程将重新成为它的父进程。

杀死进程组或会话中的所有进程
```
$ kill -SIGTERM -- -19701
```
这里用一个负数 -19701 向进程组发送信号。如果传递的是一个正数，这个数将被视为进程 ID 用于终止进程。如果传递的是一个负数，它被视为 PGID，用于终止整个进程组。负数来自系统调用的直接定义。

杀死会话中的所有进程与之完全不同。即使是具有会话 ID 的系统，例如 Linux，也没有提供系统调用来终止会话中的所有进程。需要遍历 /proc 输出的进程树，收集所有的 SID，然后一一终止进程。

Pgrep 实现了遍历、收集并通过会话 ID 杀死进程的算法。可以使用以下命令：
```
pkill -s <SID>
```