进程的状态 & 线程的同步和互斥

本文主要是介绍进程的状态 & 线程的同步和互斥，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

进程是计算机中程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位

进程的状态：一个进程的生命周期可以划为一组状态，这些状态刻画了整个进程，进程状态即体现一个进程的生命状态。

进程有几种状态： 就绪状态、 运行状态、 阻塞状态

当然理论上上述三种状态之间转换分为六种情况；

运行——>就绪：1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的；2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

就绪——>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU

运行——>阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求

阻塞——>就绪:进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列

以下两种状态是不可能发生的：

阻塞——>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取

就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态。

在一些系统中，又增加了一些新状态，如挂起状态，可运行状态，深度睡眠状态，浅度睡眠状态，暂停状态，僵死状态。

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互斥：指某一时刻允许一个进程运行其中的程序片，具有排他性和唯一性

同步：指在互斥基础上实现进程之间的有序访问，假设现有线程A和线程B，线程A需要往缓冲区写数据，线程B需要从缓冲区读数据，但她们存在一种制约关系，即线程A写的时候,B不能读数据，线程B在读数据的时候，A不能写，也即当A写完数据（或B取走数据），B才能来拿数据

• 临界资源：能够被多个线程共享的数据/资源。  （多线程编程，多线程同时访问临界资源，就需要对临界资源进行保护，否则可能不符合预期）
• 临界区：对临界资源进行操作的那一段代码

线程互斥实现：

互斥量mutex（互斥锁）用于线程的互斥  互斥量值只能为0/1，互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用， 

互斥锁的底层实现：   1、lock 和unlock  ;   mutex 是1的时候表示空闲，mutex是0的时候表示被其他线程占用

假设mutex为1，且有两个线程A和B来进行lock以获得锁，对于A和B来说，他两都拿到mutex为1，都会进入if()条件内部，此时线程A已经将锁拿到（mutex置为0），而B线程并不知道，也将mutex置为0，因此，线程A和线程B都会认为自己已经获得了锁。
对于这种方案，因为lock的过程不是原子的

2、使用swap或exchange指令，这个指令的含义是将寄存器和内存单元中的数据进行交换，这条指令保证了操作的原子性：

 
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线程同步实现：

信号量用于线程的同步，信号量值可以为非负整数，信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到。信号量的值是一个非负整数，所有通过它的线程都会将该整数减一。如果计数器大于0，则访问被允许，计数器减1；如果为0，则访问被禁止，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

Semaphore可以被抽象为五个操作：

创建 （CreateSemaphore / sem_init）

等待 (WaitForSingleObject / sem _wait)

释放 （ReleaseMutex / sem _post）

试图等待 （WaitForSingleObject / sem _trywait）

销毁 (CloseHandle / sem_destroy)
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