并发编程

写在前面：之前，我在某大学的算法课上听见老师说，java，是c牺牲了4倍性能的产品，那个时候，我惊讶了，那可是java啊......

一、基础理论

1. 串行程序与并发程序

  串行程序: 一个只能被顺序执行的指令列表。
  并发程序: 允许其中的串行程序运行在一个或多个可共享CPU之上，同时也允许每个串行程序都运行在专为它服务的CPU上。

2. 并发程序与并行程序

  并发程序：可以被同时发起执行的程序。
  并行程序：可以在并行的硬件上执行的并发程序。
  并发程序代表了所有可以实现真正的或者可能的并发行为的程序。并行程序是并发程序中的一种。

二、多进程编程

1. 进程间通讯IPC（Interprocess Communication）

从处理机制角度看：
  IPC分为基于通讯，基于信号，基于同步

基于通讯的IPC方法被分为以数据传送为手段的IPC方法和以共享内存为手段的IPC方法。前者包括了管道(Pipe)和消息队列(Message Queue).管道可以用来传送字节流，而消息队列可以用来传送结构化的消息对象。

基于信号的IPC方法就是我们常说的操作系统的信号(Signal)机制，它是唯一的一种异步IPC方法。在基于同步的IPC方法中，最重要的就是信号灯(Semaphore).

基于同步的IPC方法以共享内存为手段的IPC方法主要以共享内存区(Shared Memory)为代表，它是最快的一种IPC方法。

2. 进程定义

我们通常把一个程序的执行称为一个进程，因为所有的代码都是在进程中执行的。
进程流程：
  一个进程可以通过系统调用fork创建若干个新的进程，前者被称为后者的父进程，每个子进程都是源自它的父进程的一个副本。它会获得父进程的数据段、堆和栈的副本，并与父进程共享代码段。每一份副本都是独立的，子进程对属于它的副本的修改对其父进程和兄弟进程都是不可见的。全盘复制父进程的数据是非常低效的。所以内核使用写时复制(Copy On Write, COW)等技术来提高进程创建的效率。当然，刚被创建的子进程也可以通过系统调用exec把一个新的程序加载到自己的内存中，而原来在其内存中的数据段，堆、栈以及代码段就会被替换掉。在这之后，子进程执行的就会是那个刚刚被加载进来的新程序。
进程标识(PID)：

• 进程为1的进程就是内核启动进程。
• 进程ID是一个非负整数且总是被顺序的标号，新被创建的进程ID总是前一个被创建的进程ID递增的结果。
• 进程ID也是可以被重复使用的。
• 进程描述符中还会包含当前进程的父进程(PPID)。

进程的状态

• 可运行状态：挂在CPU上运行，时间由进程调度器决定。
• 可中断的睡眠状态：通过响应事件来决定是否执行，（比如网络连接或信号灯）
• 不可中断的睡眠状态：不可中断？
• 暂停状态或跟踪状态：向进程发送SIGSTOP信号就会使该进程转入暂停状态，除非该进程正处于不可中断的睡眠状态。向正处于暂停状态的进程发送SIGCONT信号会使该进程转向可运行状态。处于跟踪状态的进程会暂停并等待跟踪它的进程对他进行操作。跟踪状态与暂停状态非常类似，但是，向处于跟踪状态的进程发送SIGCONT信号并不能是使它恢复。只有当调试进程进行了相应的系统调用或者退出之后，它才能够被恢复
• 僵尸状态：处于此状态的进程即将要结束，该进程占用的绝大多数资源也都已经被回收了，但是考虑到该进程的父进程可能需要其中的一些信息，但是此时的该进程主题已经被删除而只留下了一个空壳，故此状态被称为僵尸状态。

• 退出状态：在这个过程中，有可能连退出码和统计信息都不需要被保留。（当一个进程消亡的时候，内核会给其父进程发送一个SIGCHLD信号以告知此情况。 ）

  
  Linux操作心痛进程的状态转换