進程

1:進程是指在系統(tǒng)中正在運行的一個應(yīng)用程序,進程是程序在計算機上的一次執(zhí)行活動龄减。

2:每個進程之間是相互獨立的, 每個進程均運行在其專用且受保護的內(nèi)存空間內(nèi)

(可以在 Mac 的活動指示器查看當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)運行的進程)

線程

1:一個進程要想執(zhí)行任務(wù),必須要有線程,至少有一條線程

2:一個線程的所有任務(wù)都是在線程中執(zhí)行

線程的串行:一個線程中任務(wù)的執(zhí)行是串行的, 也就是說同一時間內(nèi)一個線程只能執(zhí)行一個任務(wù)

進程和線程的比較

1:線程是 CPU 調(diào)用的最小單位

2:進程是 CPU 分配資源和調(diào)度的單位

3:iOS中的app都是單進程的,一個進程中可有多個線程,但至少要有一條線程

4:同一個進程內(nèi)的線程共享進程資源

但是進程有前臺進程和后臺進程之分捌蚊，用戶看到的進程就是前臺進程渗饮，當(dāng)前臺進程切換到后臺時藤抡，會調(diào)用appdelegate的代理方法盯蝴，但是進程本身還在禁谦，沒有被kill掉

線程安全:要確保函數(shù)線程安全显设，主要需要考慮的是線程之間的共享變量孕豹。屬于同一進程的不同線程會共享進程內(nèi)存空間中的全局區(qū)和堆涩盾，而私有的線程空間則主要包括棧和寄存器。因此励背，對于同一進程的不同線程來說春霍，每個線程的局部變量都是私有的，而全局變量叶眉、局部靜態(tài)變量址儒、分配于堆的變量都是共享的。在對這些共享變量進行訪問時衅疙，如果要保證線程安全莲趣，則必須通過加鎖的方式。一個函數(shù)被稱為線程安全的饱溢，當(dāng)且僅當(dāng)被多個并發(fā)線程反復(fù)調(diào)用時喧伞，它會一直產(chǎn)生正確的結(jié)果。

要確保函數(shù)可重入，需滿足一下幾個條件：

1潘鲫、不在函數(shù)內(nèi)部使用靜態(tài)或全局數(shù)據(jù)

2绿聘、不返回靜態(tài)或全局數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)都由函數(shù)的調(diào)用者提供次舌。

3熄攘、使用本地數(shù)據(jù)，或者通過制作全局數(shù)據(jù)的本地拷貝來保護全局數(shù)據(jù)彼念。

4挪圾、不調(diào)用不可重入函數(shù)。

可重入與線程安全并不等同逐沙，一般說來哲思，可重入的函數(shù)一定是線程安全的，但反過來不一定成立吩案。

如果我們的線程函數(shù)不是線程安全的棚赔，那在多線程調(diào)用的情況下，可能導(dǎo)致的后果是顯而易見的——共享變量的值由于不同線程的訪問徘郭，可能發(fā)生不可預(yù)料的變化靠益，進而導(dǎo)致程序的錯誤，甚至崩潰残揉。

關(guān)于線程的堆棧

說一下線程自己的堆棧問題胧后。

是的，生成子線程后抱环，它會獲取一部分該進程的堆椏强欤空間，作為其名義上的獨立的私有空間镇草。（為何是名義上的呢眶痰？)由于，這些線程屬于同一個進程梯啤，其他線程只要獲取了你私有堆棧上某些數(shù)據(jù)的指針竖伯，其他線程便可以自由訪問你的名義上的私有空間上的數(shù)據(jù)變量。（注：而多進程是不可以的条辟，因為不同的進程黔夭，相同的虛擬地址，基本不可能映射到相同的物理地址）

多線程

一個進程可以開啟多條線程,每條線程可以并行執(zhí)行不同的任務(wù). 這個技術(shù)可以提高程序的執(zhí)行效率

多線程原理

同一時間,CPU 只能處理一條線程, 只有一條線程在工作

多線程并發(fā)執(zhí)行,其實是 CPU 快速的在多條線程之間調(diào)度(切換)

如果 CPU 調(diào)度線程的時間足夠快, 就造成了多線程并發(fā)執(zhí)行的假象

說到并行計算羽嫡，尤其是單臺計算機的并行計算本姥，一定要先建立時間片的概念。

我們現(xiàn)在所用的杭棵，不管是Windows還是Linux婚惫，一般都稱為多任務(wù)操作系統(tǒng)氛赐，即，系統(tǒng)允許并行運行多個應(yīng)用程序先舷。

操作系統(tǒng)一般是按照一定策略艰管，定期給每個活動的進程執(zhí)行其內(nèi)部程序的機會，并且每次只執(zhí)行一小段時間蒋川，然后操作系統(tǒng)利用中斷強行退出執(zhí)行牲芋，將當(dāng)前程序信息壓棧，然后開始執(zhí)行下一個進程的一小段程序捺球。

通過這樣不斷快速的循環(huán)切換缸浦，每個程序都獲得執(zhí)行，在用戶看來氮兵，感覺到很多程序都在平行的執(zhí)行裂逐，這就模擬了并行計算。

當(dāng)然泣栈，新的多核CPU以及超線程CPU卜高，內(nèi)部就有超過1個的CPU執(zhí)行體，運行時就不是模擬了南片，而是真的有兩個以上的程序在被執(zhí)行掺涛。

當(dāng)然在我們程序員看來，只需要理解程序是被操作系統(tǒng)片段執(zhí)行的铃绒，每個片段就是一個時間片鸽照，就足夠了。

既然是片段執(zhí)行颠悬，程序員就必須理解，在自己的程序運行時不是獨一無二的定血，我們看似很順暢的工作赔癌，其實是由一個個的執(zhí)行片段構(gòu)成的，我們眼中相鄰的兩條語句甚至同一個語句中兩個不同的運算符之間澜沟，都有可能插入其他線程或進程的動作灾票。

由于只有一個CPU，一次只能處理程序要求的一部分茫虽，如何處理公平刊苍，一種方法就是引入時間片，每個程序輪流執(zhí)行濒析。

時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度

多線程的優(yōu)點和缺點

優(yōu)點

1:能適當(dāng)?shù)奶岣叱绦虻膱?zhí)行效率

2:能適當(dāng)提高資源利用率(CPU 內(nèi)存利用率)

缺點

創(chuàng)建多線程是有開銷的,iOS 下主要成本包括: 內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),(大約1KB), 椪玻空間(子線程512KB, 主線程1MB, 也可以使用 -setStackSize: 設(shè)置, 但必須是4K 的倍數(shù), 而且最小是16K), 創(chuàng)建線程大約需要90毫秒的創(chuàng)建時間

如果開啟大量線程, 會降低程序的性能

線程越多,CPU 在調(diào)度線程上的開銷就越大

程序設(shè)計更加復(fù)雜: 比如線程之間的通信, 多線程的數(shù)據(jù)共享

多線程在 iOS 開發(fā)中的應(yīng)用

主線程

一個 iOS 程序運行后, 默認會開啟一條線程, 成為"主線程"或者"UI 線程"

主線程的主要作用

1:顯示/刷新 UI 界面

2:處理 UI 事件(比如點擊事件, 滾動事件, 拖拽事件)

主線程的注意點

1:不要將比較耗時的操作放到主線程

2:耗時操作會卡住主線程, 嚴重影響 UI 的流暢度, 給用戶一種 "卡"的壞體檢

iOS 中多線程的實現(xiàn)方案

技術(shù)方案 簡介 語言 線程生命周期 使用頻率

NSThread 使用更加面向?qū)ο?/p>

簡單易用, 可直接操作線程對象 OC 程序員管理 偶爾使用

GCD 旨在替代 NSThread 的線程技術(shù)

充分利用設(shè)備的多核 C 自動管理 ? 經(jīng)常使用

NSOperation 基于 GCD(底層是GCD)

比GCD 多了一些更簡單實用的功能

使用更加面向?qū)ο? OC? 自動管理? ? 經(jīng)常使用

線程是指進程內(nèi)的一個執(zhí)行單元,也是進程內(nèi)的可調(diào)度實體

與進程的區(qū)別:

(1)地址空間:進程內(nèi)的一個可執(zhí)行單元,進程至少有一個線程;他們共享進程的地址空間(也有少量自己的地址空間);而進程有自己獨立的地址空間(多個進程之間一般不會共享地址空間)

(2)資源擁有:進程是資源擁有的單位,同一個進程內(nèi)的線程共享進程的資源

(3)線程是處理器調(diào)度和分派的基本單位

(4)二者均可并發(fā)執(zhí)行,多線程程序的并發(fā)性高

(5)進程的切換代價高于線程,多線程的并發(fā)性高

進程有獨立的地址空間,一個進程崩潰后,在保護模式下不會對其他進程產(chǎn)生影響,而線程只是第一個進程中的不同執(zhí)行路徑,線程有自己的堆棧和局部變量,但線程之間沒有單獨的地址空間,一個線程死掉就等于整個進程死掉,所以多進程的程序要比多線程的程序健壯,但在進程切換時,耗費資源較大,效率要差一些.但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作,需要用多線程

2.Unix和windows進程間通信的主要方式

linux系統(tǒng)IPC：

管道(?pipe?)：管道是一種半雙工的通信方式咽瓷，數(shù)據(jù)只能單向流動柔滔，而且只能在具有親緣關(guān)系的進程間使用代乃。進程的親緣關(guān)系通常是指父子進程關(guān)系。

命名管道(named?pipe)：?命名管道也是半雙工的通信方式称诗，但是它允許無親緣關(guān)系進程間的通信。

信號量(?semophore?)：?信號量是一個計數(shù)器腻异，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問成畦。它常作為一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時罩驻，其他進程也訪問該資源穗酥。因此，主要作為進程間以及同一進程內(nèi)不同線程之間的同步手段惠遏。

消息隊列( message queue )： 消息隊列是由消息的鏈表砾跃，存放在內(nèi)核中并由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少爽哎、管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點蜓席。

信號(?sinal?)：信號是一種比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進程某個事件已經(jīng)發(fā)生课锌。

共享內(nèi)存(?shared?memory?)：共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進程所訪問的內(nèi)存厨内，這段共享內(nèi)存由一個進程創(chuàng)建，但多個進程都可以訪問渺贤。共享內(nèi)存是最快的IPC方式雏胃，它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設(shè)計的。它往往與其他通信機制志鞍，如信號量瞭亮，配合使用，來實現(xiàn)進程間的同步和通信固棚。

套接字(?socket?)：?套解口也是一種進程間通信機制统翩，與其他通信機制不同的是，它可用于不同及其間的進程通信此洲。

windows系統(tǒng)IPC：

剪貼板(Clipboard)：當(dāng)用戶在應(yīng)用程序中執(zhí)行剪切或復(fù)制操作時厂汗，應(yīng)用程序?qū)⑦x定的數(shù)據(jù)以一個或多個標準或應(yīng)用程序定義的格式放在剪貼板中。

WM_COPYDATA消息：當(dāng)一個應(yīng)用向另一個應(yīng)用傳送數(shù)據(jù)時呜师，發(fā)送方只需使用調(diào)用SendMessage函數(shù)娶桦，接收方只需像處理其它消息那樣處理WM_COPYDATA消息，這樣收發(fā)雙方就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享汁汗，它在底層實際上是通過文件映射來實現(xiàn)的衷畦。

文件映射(File?Mapping?)：使進程把文件內(nèi)容當(dāng)作進程地址區(qū)間一塊內(nèi)存那樣來對待。只需簡單的指針操作就可讀取和修改文件的內(nèi)容知牌。允許多個進程訪問同一文件映射對象祈争，各個進程在它自己的地址空間里接收內(nèi)存的指針，通過使用這些指針送爸，不同進程就可以讀寫文件的內(nèi)容铛嘱，實現(xiàn)了對文件中數(shù)據(jù)的共享暖释。

共享內(nèi)存(Shared?Memory)是文件映射的一種特殊情況進程在創(chuàng)建文件映射對象時用0xFFFFFFFF來代替文件句柄(HANDLE)，就表示了對應(yīng)的文件映射對象是從操作系統(tǒng)頁面文件訪問內(nèi)存墨吓，其它進程打開該文件映射對象就可以訪問該內(nèi)存塊球匕。由于共享內(nèi)存是用文件映射實現(xiàn)的，所以它也有較好的安全性帖烘，也只能運行于同一計算機上的進程之間亮曹。

動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)：是使用共享內(nèi)存在應(yīng)用程序之間進行數(shù)據(jù)交換的一種進程間通信形式。應(yīng)用程序可以使用DDE進行一次性數(shù)據(jù)傳輸秘症，也可以當(dāng)出現(xiàn)新數(shù)據(jù)時照卦，通過發(fā)送更新值在應(yīng)用程序間動態(tài)交換數(shù)據(jù)。DDE和剪貼板一樣既支持標準數(shù)據(jù)格式(如文本乡摹、位圖等)役耕，又可以支持自己定義的數(shù)據(jù)格式。但它們的數(shù)據(jù)傳輸機制卻不同聪廉，一個明顯區(qū)別是剪貼板操作幾乎總是用作對用戶指定操作的一次性應(yīng)答瞬痘，如從菜單中選擇Paste命令。盡管DDE也可以由用戶啟動板熊，但它繼續(xù)發(fā)揮作用一般不必用戶進一步干預(yù)框全。可以發(fā)生在單機或網(wǎng)絡(luò)中不同計算機的應(yīng)用程序之間干签。

郵件槽(Mailslot)：提供進程間單向通信能力津辩，任何進程都能建立郵件槽成為郵件槽服務(wù)器。其它進程稱為郵件槽客戶容劳，可以通過郵件槽的名字給郵件槽服務(wù)器進程發(fā)送消息喘沿。進來的消息一直放在郵件槽中，直到服務(wù)器進程讀取它為止竭贩。一個進程既可以是郵件槽服務(wù)器也可以是郵件槽客戶摹恨，因此可建立多個郵件槽實現(xiàn)進程間的雙向通信。

管道(?pipe?)：同上linux系統(tǒng)&命名管道

套接字（Sockets）：同上linux系統(tǒng)

3.死鎖

死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執(zhí)行過程中娶视，因爭奪資源而造成的一種互相等待的僵局，若無外力作用睁宰，它們都將無法推進下去肪获。

產(chǎn)生死鎖的四個必要條件：

1.互斥條件：一段時間內(nèi)某資源只由一個進程占有。

2.請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時柒傻，對已獲得的資源保持不放孝赫。

3.不剝奪條件:進程已獲得資源，在末使用完之前红符，不能強行剝奪青柄。

4.循環(huán)等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系伐债。

預(yù)防死鎖：需要打破必要條件的2，3致开，4中之一峰锁，由于施加的限制條件較嚴格，可能導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量降低双戳。

避免死鎖：施加的限制條件較弱虹蒋，使系統(tǒng)一直處于安全狀態(tài)。比如銀行家算法飒货。

檢測死鎖：資源分配圖魄衅、死鎖定理。

解除死鎖：剝奪起源塘辅、撤銷進程晃虫。

4.linux下fork函數(shù)

在fork()的調(diào)用處，創(chuàng)建一個子進程扣墩，并將整個父進程空間會原模原樣地復(fù)制到子進程中哲银，包括指令，變量值沮榜，程序調(diào)用棧盘榨，環(huán)境變量，緩沖區(qū)等蟆融。fork調(diào)用僅僅被調(diào)用一次草巡，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：

（1）在父進程中型酥，fork返回新創(chuàng)建子進程的進程ID山憨；

（2）在子進程中，fork返回0弥喉；

（3）如果出現(xiàn)錯誤郁竟，fork返回一個負值；

在fork函數(shù)執(zhí)行完畢后由境，如果創(chuàng)建新進程成功棚亩，則出現(xiàn)兩個進程，一個是子進程虏杰，一個是父進程讥蟆。在子進程中，fork函數(shù)返回0纺阔，在父進程中瘸彤，fork返回新創(chuàng)建子進程的進程ID。我們可以通過fork返回的值來判斷當(dāng)前進程是子進程還是父進程笛钝。

fork出錯可能有兩種原因：

1）當(dāng)前的進程數(shù)已經(jīng)達到了系統(tǒng)規(guī)定的上限质况，這時errno的值被設(shè)置為EAGAIN愕宋。

2）系統(tǒng)內(nèi)存不足，這時errno的值被設(shè)置為ENOMEM结榄。

創(chuàng)建新進程成功后中贝，系統(tǒng)中出現(xiàn)兩個基本完全相同的進程，這兩個進程執(zhí)行沒有固定的先后順序潭陪，哪個進程先執(zhí)行要看系統(tǒng)的進程調(diào)度策略雄妥。

對于這種N次循環(huán)的情況，執(zhí)行printf函數(shù)的次數(shù)為

2*（2^N-1）次依溯，創(chuàng)建的子進程數(shù)為2^N-1個老厌。輸出中沒有換行時緩沖區(qū)也會被復(fù)制

6.程序什么時候使用多線程好，什么時候單線程效率高

1．耗時的操作使用線程黎炉，提高應(yīng)用程序響應(yīng)速度

2．并行操作時使用線程枝秤，如C/S架構(gòu)的服務(wù)器端并發(fā)線程響應(yīng)用戶的請求

3．多CPU系統(tǒng)中，使用線程提高CPU利用率

4．改善程序結(jié)構(gòu)慷嗜。一個既長又復(fù)雜的進程可以考慮分為多個線程淀弹，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程序會利于理解和修改庆械。其他情況都使用單線程薇溃。

7.線程間通信

互鎖函數(shù)、臨界段缭乘、內(nèi)核對象（事件對象沐序、互斥對象、信號量）

8.進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

在操作系統(tǒng)中堕绩，進程一般有三種基本狀態(tài)：運行狀態(tài)策幼，就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)。

1）就緒——執(zhí)行：對就緒狀態(tài)的進程奴紧，當(dāng)進程調(diào)度程序按一種選定的策略從中選中一個就緒進程特姐，為之分配了處理機后，該進程便由就緒狀態(tài)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)黍氮；

2）執(zhí)行——等待：正在執(zhí)行的進程因發(fā)生某等待事件而無法執(zhí)行唐含，如進程提出輸入/輸出請求而變成等待外部設(shè)備傳輸信息的狀態(tài)，進程申請資源（主存空間或外部設(shè)備）得不到滿足時變成等待資源狀態(tài)沫浆，進程運行中出現(xiàn)了故障（程序出錯或主存儲器讀寫錯等）變成等待干預(yù)狀態(tài)等等觉壶；

3）等待——就緒：處于等待狀態(tài)的進程，在其等待的事件已經(jīng)發(fā)生件缸，如輸入/輸出完成，資源得到滿足或錯誤處理完畢時叔遂，處于等待狀態(tài)的進程并不馬上轉(zhuǎn)入執(zhí)行狀態(tài)他炊，而是先轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)争剿，然后再由系統(tǒng)進程調(diào)度程序在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⒃撨M程轉(zhuǎn)為執(zhí)行狀態(tài)；

4）執(zhí)行——就緒：正在執(zhí)行的進程痊末，因時間片用完而被暫停執(zhí)行蚕苇，或在采用搶先式優(yōu)先級調(diào)度算法的系統(tǒng)中,當(dāng)有更高優(yōu)先級的進程要運行而被迫讓出處理機時，該進程便由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)凿叠。

9.內(nèi)存地址：虛擬地址-線性地址-物理地址的區(qū)別與聯(lián)系

x86平臺下的系統(tǒng)采用分段機制與分頁機制對地址進行轉(zhuǎn)換涩笤，其中分段機制把一個虛擬地址轉(zhuǎn)換成線性地址；分頁機制把一個線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址