1.进程（Process）: 进程是独立运行的程序实例，具有各自的地址空间和资源。在Unix/Linux中，进程可以通过fork()或clone()系统调用创建。

2.线程（Thread）: 线程是进程中的执行单元，共享进程的地址空间和资源，但有各自的栈和寄存器。线程可以通过pthread库来创建和管理。

3.进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）: 进程间通信是让进程之间协调工作和共享资源的机制，主要包括管道（pipe）、消息队列（message queue）、信号（signal）、共享内存（shared memory）和信号量（semaphore）等。

4。同步和锁（Synchronization and Locking）: 进程和线程同步是确保他们按预期的顺序执行的机制，主要包括互斥量（mutex）、条件变量（condition variable）、读写锁（read-write lock）和信号量（semaphore）等。

5.非阻塞I/O和异步I/O（Non-blocking and Asynchronous I/O）: 非阻塞I/O和异步I/O允许在等待I/O操作完成时执行其他任务，从而提高程序的性能。

6.死锁（Deadlock）: 死锁是一种状态，其中两个或多个进程/线程互相等待对方释放资源，从而导致所有进程/线程都无法继续执行。理解和避免死锁是并发编程的重要部分。

7.条件竞争（Race Condition）: 条件竞争发生在两个或多个线程/进程访问和修改同一数据时，结果取决于这些线程/进程的相对执行顺序。避免条件竞争需要正确的同步。

概述

本章介绍了并发编程，主要涉及了并行计算、线程及其原理、线程防死锁操作等。较为全面的介绍了多任务处理、线程同步和并发编程的原理及方法。

目录

1、并行计算

2、线程

3、线程管理

4、线程同步

5、实践

1、并行计算

并行计算

并行计算是一种计算方法，通过使用多个执行并行算法的处理器相较串行计算更快地解决问题。现代多核处理器的结构能很好的实现并行计算。计算机的发展未来也是并行计算。

顺序算法与并行计算

顺序算法

一般代码块格式如下，顺序算法的每个代码块可能包含多个步骤。各个步骤都是通过单个任务依次执行，每次执行一个步骤。所有步骤都执行完后任务结束。

begin
step_1;
step_2;
...
step_n;
end
// next step
并行算法

一般代码块的结构如下，并行计算的代码块中的所有任务并行执行，所有任务都结束后执行下一步骤。

cobegin
task_1;
task_2;
...
task_n;
coend
// next step
并行性与并发性

并行性

一个并行算法中的所有任务同时都在运行，一般在理想情况下的多处理系统中可实现并行运算。

并发性

在单CPU系统中，一次只可执行单个任务，只能通过并发执行实现逻辑上的并行执行。

2、线程

线程介绍

线程是与进程共享地址空间的独立执行单元，同时，线程也与进程共享其他资源。线程可以创建与自己共享地址的子线程，子线程也可再创建自己的子线程，进程就是通过它的主线程和子线程实现任务处理的。不同的操作系统实现线程的方式不尽相同，但目前几乎所有的操作系统都支持IEEE POSIX 1003.1的线程标准Pthread。

线程的优点

创建和切换速度更块
响应速度更快
更适合并行计算
线程的缺点

需要来自用户的明确同步
库函数对于线程来说不够安全
单CPU系统中上下文切换耗时过大

3、线程管理

​ 线程与进程类似，也有内核模式和用户模式。用户模式下线程在其进程的相同地址中执行，每个线程都拥有各自的执行 堆栈。内核模式下则根据系统内核的调度策略执行系统调用，也有挂起、激活等过程。系统内核调用会优先选择同一进 程中的线程。

线程管理函数

大部分操作系统都兼容POSIX Pthread线程标准，Pthread提供了如下用于线程管理的程序编程接口：

pthread_create(thread, attr, function, arg); -> 创建线程
pthread_exit(status); -> 终止线程
pthread_cancel(thread); -> 取消线程
pthread_attr_init(attr); -> 初始化线程属性
pthread_attr_destroy(attr); -> 删除线程属性
创建线程

可以使用pthread_create()函数创建线程：

int pthread_create(pthread_t *pthread_id, pthread_attr_t *atr, void (func)(void *), void *arg);
如果创建成功则返回0，失败则返回错误代码。

参数：

pthread_id是指向pthread_t类型变量的指针。它会被操作系统内核分配的唯一线程ID填充。在POSIX中，pthread_t是一种不透明的类型.线程可以通过pthread_self()函数获得自己的ID。在Linux中，pthread_t类型被定义为无符号长整型，因此ID可以打印为%lu。

attr是指向另一种不透明数据类型的指针，它指向线程属性。

func要执行的新线程的新线程函数的入口地址。

arg指向线程函数参数的指针

void *func(void *arg);

4、线程同步

线程在进程的同一地址空间中执行，共享同一地址空间中的所有全局变量和数据结构。不同的线程对同一个共享资源进行操作时，如果结果取决于线程的执行顺序，就会产生竞争，这是并发程序所杜绝的。

互斥量

为了解决线程间的竞争，可以使用互斥量。它是一个锁，当拥有锁的时候才可以进行操作。

互斥量可以通过静态和动态两种方式初始化。

死锁预防

互斥量采用了封锁协议，如果线程无法获取互斥量，那么就会被阻塞，等待互斥量解锁后才能继续操作。当多个实体互相等待时，死锁就会出现。应对方法有死锁预防、死锁规避、死锁检测和恢复等。

预防死锁可以通过条件加锁函数pthread_mutex_trylock()实现。

条件变量

条件变量可以实现线程间协作