操作系统引入进程的目的是为了描述和实现多个程序的并发执行，以改善资源利用率及提高系统的吞吐量
引入线程是为了减少程序并发执行时系统所付出的额外开销，使操作系统具有很好的并发性。
进程的两个基本属性：
进程是拥有资源的独立单位
进程同时是一个可以独立调度的基本单位。
既能提高进程并发度，又能降低系统的额外开销。实现：将进程的资源申请和调度属性分开。把进程作为资源的申请和拥有这，但是不作为调度的基本单位。
线程是进程中的一个实体，是独立调度和分派的基本单位。
线程自身基本上不拥有系统资源，只拥有少许运行中比不可少的私有资源。线程有】可以与同属一个进程的其他线程共享进程的全部资源。
进程中所有的线程共享该进程的状态。
线程具有三种基本状态：就绪、执行、阻塞。
一般不具有挂起状态。
一个进程可以创建和撤销多个线程，统一进程中的多线程可以并发执行。
对线程的操作包括：
派生：当系统创建一个进程时，同时也为该进程派生一个线程，同一进程中的线程可以派生其他线程。
阻塞：当线程需要等待某件事时，它将被阻塞。释放处理机执行线程。
解除阻塞：当线程的阻塞时间发生，其状态转换为就绪，并插入到就绪队列。等待调度执行。
结束：当线程执行完毕，释放其私有资源。
线程的类型
用户线程：
内核级线程
多个进程常常需要共同修改某些共享资源、表格文件数据等，协同完成一些功能。
必须确保他们对共享变量的修改是正确的，保证数据的完整性。
共享协作同样涉及到互斥、死锁和饥饿问题。但更强调对数据的写操作必须互斥地进行。
并发控制——通信协作：当进程进行合作时，各个进程之间需要建立连接，进程同行需要同步和协调，进程通信的方式很多，包括消息传递，管道，共享存储区等。
通过消息传递实现进程通信时，由于没有共享资源，故无需互斥，但仍可能出现死锁和饥饿。
互斥与同步的解决策略
软件方法：由进程自己通过执行相应的程序指令，实现与别的进程的同步与互斥
硬件方法：通过屏蔽中断或采用专门的机器指令控制同步方法。
屏蔽中断：系统将无法响应任何外部请求，仅仅对单处理机有效，对多处理机无效。
专用机器指令：机器指令在一个指令周期执行，不会受到其他指令的中断。
信号量方法;
信号量方法能实现进程的互斥与同步，而不必忙等。
两个或多个进程可以通过传递信号进行合作，可以迫使进程在某个位置暂时停止执行，直到它收到UI个可以“向前推进”的信号，（被唤醒）。将实现信号灯作用的变量称为信号量，常定义为记录型变量s，其中一个域为整型，另一个域为队列，其元素为等待该信号量的阻塞进程（FIFO）
定义对信号量的两个原子操作：
wait（s）和signal（s）
信号量分为：互斥信号量和资源信号量。
互斥信号量用于申请或释放资源的使用权，常初始化为1.资源信号量用于申请或规范资源，可以初始化为大于1的正整数，标识系统中某类资源的可用个数。
wait操作用于申请资源（使用权），进程执行wait原语时，可能会阻塞自己。signal操作作用于释放资源（归还资源），进程执行signal原语时，有责任唤醒某个阻塞进程。
生产者与消费者模式
代表一类具有相同属性的进程，共享一个大小固定的缓冲区，其中，一个或多个生产者生产数据，并将生产的数据存入缓冲区，并有一个消费者从缓冲区中取数据，
生产者和消费者互斥进入缓冲区，某时刻只允许一个实体访问缓冲区。生产者必须互斥消费者和其他生产者。生产者不能向满缓冲区写数据，消费者不能向空缓冲取数据。
即生产者和消费者必须同步。
读者与写者模式
允许多个读者可以同时读数据，不允许多个写着进程同时写数据，即只能互斥写数据。若有写着进程正在写数据，则不允许读者进程度数据。
该方法称为“读者优先”，一旦有读者正在读数据，允许多个读者同时进入读数据，只有当全部读者退出，才允许写着进入写数据。
管程方法
管程是一种在程序设计级控制进程互斥与同步的机制，具有信号量的功能，且更容易使用和控制。利用管程可以锁定任何对象，尤其是链表型数据结构，可以锁定整个链表，或链表中的某个元素。
消息传递方法
进程之间的通信内容通常包含两种内型：控制信息和大批量信息。
低级通信：进程之间交换控制信息的过程
高级信息：进程之间交换批量数据的过程。
进程之间的同步与互斥是一种低级通信。用来控制进程执行速度。
常用的线程通信机制
基于共享存储区的方式：生产者、消费者通过共享缓冲区实现数据传递。属于基于共享存储区通信。不需要数据移动，一般用于本地通信。
通过程序设计来实现。
由操作系统在内存中划分出一块区域作为共享存储区，进程在通信前向系统分出一块区域作为共享存储区。进程在通信前向系统申请共享存储区中的一个分区。
消息传递模式
阻塞发送，阻塞接受：进程间的紧密同步；
不阻塞发送，阻塞接受：常用于服务进程为其他进程提供服务。
不阻塞发送，不阻塞接受。
邮箱机制
当第一个希望进入临界区的进程执行receive语句时，进入临界区执行，这时邮箱变为空，即没有消息，其后执行receive语句希望进入临界区的进程被阻塞。
当进入临界区的进程执行完临界区的代码，退出临界区时，执行send语句，将这条空消息归还给邮箱，并唤醒一个阻塞进程，使其取走这条消息，进入临界区执行。
死锁：
进程的并发控制不仅要控制若干线程的同步与互斥，确保进程之间正常通信，还需要解决进程之间的死锁。
多个进程因为竞争资源，或自行时推荐的顺序不当，或相互通信而永久阻塞时，如果没有外力，这种现象将永久保存下去。
系统中的资源大体可分为：可重用资源（某一时刻仅允许被一个进程使用的。不能被进程消耗的，释放以后还可以被其他进程使用的资源，如处理机，I/O通道）和可消耗资源（可消耗资源，指可以创造（生产）和撤销（消耗）的资源，其数量不限，如中断，洗好，消息）。两种都可能产生死锁
死锁产生的原因;
1、互斥：竞争的资源一次只能被一个进程使用
2、占用且等待：当一个进程占有一些资源，同时又申请新的资源。如果新资源申请失败。进程将占有资源且阻塞等待。
3、非剥夺：进程已占有资源不能被其他资源强行剥夺
4、循环等待：在系统中存在一个由若干个进程形成的环形请求链。
系统的两个状态：安全状态和不安全状态。是指系统能按照某种进程顺序，分别为这n个进程分配其所需要的资源，直至最大需求。使得每个进程都能顺利完成。
若系统不存在这样的一个安全序列，则程系统处理不安全状态。
银行间算法：
银行家算法用于银行发放一笔贷款前，预测该笔贷款是否会引起银行资金周转问题。
可用资源向量Avalilable，是一个具有m个元素的数组，其中每个元素代表一类可利用的资源的数目，其初始值为系统中该类资源的最大可用数目，其值将随着该类资源的分配和回收而动态改
哲学家进餐问题