程序、进程、线程、同步与死锁

本文详细阐述了程序与进程的区别,进程与线程的关系,并通过实例解释了同步与死锁的概念。介绍了程序为指令集合,进程为程序执行活动,以及线程如何依附于进程并进行交替执行。

》程序与进程区别:程序是指令的集合,它是进程运行的静态描述文本;进程是程序的一次执行活动,属于动态概念。(应用程序是静态,不占系统资源,描述的是完成一个功能的代码总和;进程是指运行中的程序,可以是程序一部分,也可以是整个应用程序,但主要特点就是占用系统资源)

》进程是一个程序的执行周期,传统的dos系统是单进程,即是同一时间段上只能有一个程序运行,所有资源都给它一个。win7系统,多进程,指同一时间段多个程序并发执行 ,譬如windows任务管理器中可以发现一个时间段多个进程同时运行着,但是在某一时间点上只有一个进程在运行。线程依附于进程存在,多个线程交替执行。
所以进程、线程关系:进程消失,线程一定消失。线程消失,进程不一定消失。
(当使用java命令执行一个类的时候,就会自动的产生一个java的进程,而所谓线程是在此进程基础之上的划分,而用户的程序都是由主线程开始的)
每当JVM进程启动的时候至少会启动两个线程:main、gc

》同步与死锁
多个线程之间可以共同操作同一资源。
实现锁的机制可以使用同步代码块或同步方法解决,要使用一个关键字:synchronized。
利用同步操作,可以保证数据的合法性,但是所带来的问题是:代码执行速度变慢。
所谓同步就是指一个线程等待另外一个线程执行完毕的过程,它需要一个等待过程。而如果两个线程互相等待各自完成,模拟一下互相等待的操作-死锁:

class FirstBoy{
    public synchronized void fun(SecondBoy s){
        System.out.println("我对老二说:把你的书给我,我给你我的铅笔");
        s.get();
    }
    public synchronized void get(){
        System.out.println("老大得到了书");
    }

}
class SecondBoy{
    public synchronized void fun(FirstBoy f){
        System.out.println("我对老大说:把你铅笔给我,我给你我的书");
        f.get();
    }
    public synchroinzed void get(){
        System.out.println("老二得到了铅笔");
    }
}
public class TestDemo implements Runnable{
    static FirstBoy fb = new FirstBoy();
    static SecondBoy sb = new SecondBoy();
 public static void main(String[] args){
     new TestDemo();//当前类对象
 }
  public TestDemo(){
     new Thread(this).start();
     sb.fun(fb);
 }
@Override
public void run() {
    fb.fun(sb);
}

}**重点内容**
### 嵌入式系统中的进程线程同步、互斥及死锁 #### 同步的概念 在多任务环境中,同步是指协调不同任务之间的执行顺序以确保它们能够按照预期的方式运行。对于嵌入式系统而言,同步通常涉及线程间或中断线程间的协作。信号量作为一种灵活的同步工具,不仅可以用于线程间的同步[^1],还可以扩展至资源计数等功能。 #### 互斥的概念 为了避免多个进程线程同时访问共享资源而导致的竞争条件问题,引入了互斥机制。通过互斥机制,可以保证某一时刻只有一个任务能访问特定的共享资源[^3]。常见的互斥实现方式包括使用互斥锁(mutex)。例如,在调用 `pthread_mutex_lock()` 函数时,如果互斥锁已被占用,则当前线程会被阻塞直至锁释放[^4]。 #### 死锁及其成因 死锁指的是两个或更多任务由于相互等待对方持有的资源而陷入永久停滞的状态。这种现象可能由不恰当的资源共享策略引起。为了防止死锁的发生,需要遵循一定的设计原则,比如避免循环等待或者采用超时机制来打破僵局。 #### 解决方案概述 针对上述提到的各种情况,以下是几种常用的解决方案: - **利用基本同步原语**:现代操作系统提供了诸如临界区、互斥量、信号量以及事件这样的基础构建块来处理复杂的同步需求[^2]。 - **高级抽象层支持**:一些更复杂的需求可以通过组合低级组件创建更高层次的对象模型如管程(barrier)等完成相应功能的支持。 下面给出一段简单的 C++ 实现互斥的例子: ```cpp #include <pthread.h> #include <stdio.h> pthread_mutex_t mutex; void* thread_function(void*) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 尝试获取锁 printf("Thread has acquired the lock.\n"); // 执行受保护的操作... pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放锁 } int main(){ pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_t t1,t2; pthread_create(&t1,NULL,thread_function,NULL); pthread_create(&t2,NULL,thread_function,NULL); pthread_join(t1,NULL); pthread_join(t2,NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); } ``` 此代码展示了如何定义并初始化一个互斥对象,并让两条独立的工作流安全地依次对其进行操作而不发生冲突。
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