二、进程与线程（工作最高频）

⭐⭐⭐⭐⭐ 面试最高频章节（Java、Linux、操作系统、后端开发必考）

本章重点：

进程与线程

PCB

进程状态

调度算法

并发与同步

死锁

IPC 通信

一、进程（Process）

1. 什么是进程？

进程（Process） 是程序的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

简单来说：

程序是静态的，进程是动态运行的。

例如：

电脑中打开：

微信QQChromeIDEA

每一个运行的软件都是一个进程。

2. 程序和进程区别

程序	进程
静态	动态
存放在磁盘	运行在内存
不占CPU	占CPU、内存
可以有多个进程	是程序运行后的实例

例如：

QQ.exe

只是程序。

打开两个QQ：

QQ① QQ②

就是两个不同的进程。

二、线程（Thread）

1. 什么是线程？

线程（Thread）：

CPU 调度的最小单位。

线程属于进程。

一个进程可以包含多个线程。

例如：

Chrome 浏览器

Chrome ├── 页面渲染线程├── 网络线程├── JavaScript线程├── GPU线程└── 音频线程

这些线程共享同一个进程资源。

2. 为什么需要线程？

假如没有线程：

下载文件时：

浏览器 ↓ 只能等待下载完成 ↓ 页面卡死

有线程：

下载线程 + 页面渲染线程 + 网络线程

页面依旧可以正常浏览。

三、进程和线程区别（★★★★★）

这是面试最高频。

项目	进程	线程
定义	资源分配单位	CPU调度单位
是否独立	独立	属于进程
地址空间	独立	共享
创建开销	大	小
切换开销	大	小
通信	IPC	共享变量
崩溃影响	不影响其他进程	可能导致整个进程退出

口诀：

资源归进程，调度看线程。

四、PCB（Process Control Block，进程控制块）

PCB：

操作系统管理进程的重要数据结构。

可以理解成：

每个进程的"身份证"。

没有 PCB，

操作系统就不知道：

它是谁？ 运行到哪里？ 占了多少内存？ 优先级是多少？

PCB包含哪些内容？

主要包括：

① 进程ID（PID）

例如：

PID=1001 PID=1002

Linux：

bashps -ef

可以看到 PID。

② 进程状态

例如：

运行 等待 阻塞

③ 程序计数器（PC）

记录：

CPU执行到哪一条指令。

切换回来继续执行。

④ CPU寄存器

保存：

CPU现场。

例如：

AX BX CX DX

⑤ 内存信息

例如：

代码区 数据区 堆 栈

⑥ 打开的文件

例如：

a.txt b.jpg socket连接

五、进程状态（★★★★★）

经典五状态模型。

            创建              ↓         就绪 Ready              ↓          运行 Running          ↙         ↘阻塞 Waiting     结束 Terminated

① 新建（New）

刚创建。

例如：

fork() CreateProcess()

② 就绪（Ready）

已经准备好了。

等待CPU。

例如：

QQ 微信 IDEA

都在等待CPU。

③ 运行（Running）

CPU正在执行。

注意：

一个CPU核心：

同一时刻只能运行一个线程。

④ 阻塞（Blocked）

等待某个事件。

例如：

等待磁盘 等待网络 等待用户输入

CPU不会一直等。

而是：

去执行别的进程。

⑤ 结束（Terminated）

程序退出。

例如：

exit() return 0;

PCB被释放。

六、进程创建与销毁

创建

Linux：

cfork();

Windows：

CreateProcess()

创建过程：

申请PCB ↓ 申请内存 ↓ 加载程序 ↓ 进入就绪队列

销毁

例如：

程序退出 kill 异常崩溃

操作系统：

释放内存 ↓ 关闭文件 ↓ 删除PCB

七、CPU调度（Scheduling）

多个进程：

QQ IDEA Chrome 微信

CPU：

到底先执行谁？

由：

CPU调度算法

决定。

八、时间片（Time Slice）

时间片：

CPU一次允许程序运行的时间。

例如：

10ms

流程：

QQ ↓ Chrome ↓ IDEA ↓ 微信 ↓ QQ

由于速度很快：

用户感觉：

像同时运行。

这就是：

时间片轮转。

九、优先级（Priority）

有些程序：

更重要。

例如：

系统进程 杀毒软件 视频播放 后台更新

CPU：

优先执行：

优先级高的程序。

例如：

Priority=10 Priority=1

CPU：

先执行10。

十、常见调度算法（了解）

算法	特点
FCFS（先来先服务）	谁先来谁先执行
SJF（最短作业优先）	时间短优先
时间片轮转（RR）	最常见
优先级调度	高优先级先执行
多级反馈队列	Linux 常见思想

实际系统：

通常组合使用。

十一、并发（Concurrency）

并发：

多个任务：

交替执行。

例如：

QQ ↓ IDEA ↓ Chrome ↓ QQ

注意：

不是同时。

而是：

快速切换。

并行（Parallel）

多个CPU：

真正同时执行。

例如：

CPU1 QQ CPU2 Chrome

并发 vs 并行

并发	并行
一个CPU交替执行	多CPU同时执行
宏观同时	真正同时

十二、临界资源（Critical Resource）

多个线程：

共同访问：

同一个资源。

例如：

余额 库存 数据库 打印机

这就是：

临界资源。

为什么危险？

例如：

余额：

100元

线程A：

取50

线程B：

取30

如果同时操作：

可能得到：

20 50 70

结果错误。

这就是：

数据竞争（Race Condition）。

十三、互斥（Mutex）

互斥：

同一时刻：

只能一个线程访问。

例如：

厕所。

有人 ↓ 锁门 ↓ 别人等待

程序：

线程A ↓ 加锁 ↓ 操作 ↓ 解锁

其他线程：

等待。

常见互斥工具

Mutex（互斥锁）
synchronized（Java）
ReentrantLock
SpinLock（自旋锁）

十四、同步（Synchronization）

同步：

线程之间：

按顺序执行。

例如：

线程A： 生产数据 ↓ 线程B： 消费数据

必须：

A完成，

B才能开始。

常见同步工具

Java：

wait() notify() CountDownLatch Semaphore Condition

Linux：

Semaphore Mutex Condition Variable

十五、死锁（Deadlock）（★★★★★）

什么是死锁？

两个线程：

互相等待。

谁也不能继续。

例如：

线程A： 拿着锁A 等待锁B

线程B： 拿着锁B 等待锁A

最终：

一直等待。

程序卡死。

四个产生条件（必背）

必须同时满足：

① 互斥

资源只能一个人使用。

② 请求保持

拿着资源，

继续申请新的资源。

③ 不可剥夺

资源不能强制抢走。

④ 循环等待

形成等待环。

例如：

A等B ↓ B等C ↓ C等A

口诀：

互斥、保持、不剥夺、循环等待。

十六、如何避免死锁？

常见方法：

方法一：按顺序加锁（最常用）

统一：

先锁A 后锁B

不要：

A→B B→A

方法二：一次申请全部资源

避免：

边申请边等待。

方法三：设置超时

例如：

Java：

javatryLock(3, TimeUnit.SECONDS);

超时：

放弃锁。

方法四：减少锁

锁越少，

死锁概率越低。

十七、进程通信（IPC，Inter Process Communication）

不同进程：

内存独立。

因此：

不能直接共享变量。

需要：

IPC（进程间通信）

十八、管道（Pipe）

特点：

最简单。

进程A ↓ Pipe ↓ 进程B

特点：

半双工
父子进程常用
Linux常见

例如：

bashls | grep txt

就是：

管道。

十九、消息队列（Message Queue）

通过：

消息。

发送 ↓ 消息队列 ↓ 接收

优点：

解耦
异步
不需要同时在线

例如：

订单系统 ↓ MQ ↓ 库存系统

常见：

RabbitMQ
RocketMQ
Kafka（偏消息流）
ActiveMQ

二十、共享内存（Shared Memory）

多个进程：

共享：

同一块内存。

A ↓ 共享内存 ↑ B

优点：

速度最快。

缺点：

必须加锁。

否则：

数据混乱。

二十一、Socket（★★★★★）

Socket：

网络通信。

不仅：

进程通信。

还能：

跨机器通信。

例如：

浏览器 ↓ Socket ↓ Web服务器

Java：

javaSocket socket = new Socket("127.0.0.1",8080);

TCP、UDP：

都是基于Socket。

二十二、各种IPC方式比较（★★★★★）

通信方式	是否跨机器	速度	特点
管道（Pipe）	❌	快	父子进程
消息队列	❌	中	异步通信
共享内存	❌	⭐最快	需要同步机制
Socket	✅	较快	网络通信、应用最广

二十三、本章重点总结（必背）

进程 vs 线程

进程	线程
资源分配单位	CPU调度单位
独立地址空间	共享地址空间
创建开销大	创建开销小
通信需要IPC	共享变量即可

PCB

PCB记录：

PID
状态
程序计数器
CPU寄存器
内存信息
打开文件

五状态模型

新建 ↓ 就绪 ↓ 运行 ↙      ↘ 阻塞    结束

调度基础

时间片轮转
优先级调度
FCFS
SJF
多级反馈队列

并发问题

临界资源
数据竞争
互斥（Mutex）
同步（Synchronization）

死锁四个条件（口诀）

互斥、保持、不剥夺、循环等待。

IPC 通信

IPC	场景
Pipe	父子进程
消息队列	异步消息
共享内存	高性能通信
Socket	网络通信

面试/考试高频问题

Q1：进程和线程有什么区别？

答：进程是资源分配的基本单位，拥有独立的地址空间；线程是 CPU 调度的基本单位，共享所属进程的资源。线程创建和切换开销更小，适合提高程序并发能力。

Q2：PCB 的作用是什么？

答： PCB（进程控制块）是操作系统管理进程的数据结构，保存进程的 PID、运行状态、程序计数器、CPU 寄存器、内存信息和打开文件等，是进程存在和调度的依据。

Q3：什么是临界资源？为什么要加锁？

答：临界资源是多个线程或进程共享访问的资源，例如余额、库存、数据库等。如果多个线程同时修改，会产生数据竞争，因此需要通过互斥锁等机制保证同一时刻只有一个线程访问。

Q4：死锁产生需要满足哪些条件？

答：死锁产生必须同时满足四个条件：互斥、请求保持、不可剥夺、循环等待，只要破坏其中任意一个条件即可避免死锁。

Q5：常见的 IPC 通信方式有哪些？

答：常见 IPC 包括管道（Pipe）、消息队列（Message Queue）、共享内存（Shared Memory）和 Socket。其中共享内存速度最快，Socket 支持跨主机网络通信，是实际开发中应用最广泛的方式之一。

二、进程与线程（工作最高频

二、进程与线程（工作最高频）

一、进程（Process）

1. 什么是进程？

2. 程序和进程区别

二、线程（Thread）

1. 什么是线程？

2. 为什么需要线程？

三、进程和线程区别（★★★★★）

四、PCB（Process Control Block，进程控制块）

PCB包含哪些内容？

① 进程ID（PID）

② 进程状态

③ 程序计数器（PC）

④ CPU寄存器

⑤ 内存信息

⑥ 打开的文件

五、进程状态（★★★★★）

① 新建（New）

② 就绪（Ready）

③ 运行（Running）

④ 阻塞（Blocked）

⑤ 结束（Terminated）

六、进程创建与销毁

创建

销毁

七、CPU调度（Scheduling）

八、时间片（Time Slice）

九、优先级（Priority）

十、常见调度算法（了解）

十一、并发（Concurrency）

并行（Parallel）

并发 vs 并行

十二、临界资源（Critical Resource）

为什么危险？

十三、互斥（Mutex）

常见互斥工具

十四、同步（Synchronization）

常见同步工具

十五、死锁（Deadlock）（★★★★★）

什么是死锁？

四个产生条件（必背）

① 互斥

② 请求保持

③ 不可剥夺

④ 循环等待

十六、如何避免死锁？

方法一：按顺序加锁（最常用）

方法二：一次申请全部资源

方法三：设置超时

方法四：减少锁

十七、进程通信（IPC，Inter Process Communication）

十八、管道（Pipe）

十九、消息队列（Message Queue）

二十、共享内存（Shared Memory）

二十一、Socket（★★★★★）

二十二、各种IPC方式比较（★★★★★）

二十三、本章重点总结（必背）

进程 vs 线程

PCB

五状态模型

调度基础

并发问题

死锁四个条件（口诀）

IPC 通信

面试/考试高频问题

Q1：进程和线程有什么区别？

Q2：PCB 的作用是什么？

Q3：什么是临界资源？为什么要加锁？

Q4：死锁产生需要满足哪些条件？

Q5：常见的 IPC 通信方式有哪些？

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