进程和线程
- 进程是操作系统资源分配的最小单位，线程是CPU任务调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，所以进程和线程都是一个时间段的描述，是CPU工作时间段的描述，不过是颗粒大小不同。
- 不同进程间数据很难共享，同一进程下不同线程间数据很易共享。
- 每个进程都有独立的代码和数据空间，进程要比线程消耗更多的计算机资源。线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，线程之间切换的开销小。
- 进程间不会相互影响，一个线程挂掉将导致整个进程挂掉。
- 系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源。
多线程和单线程
线程不是越多越好，假如你的业务逻辑全部是计算型的（CPU密集型）,不涉及到IO，并且只有一个核心。那肯定一个线程最好，多一个线程就多一点线程切换的计算，CPU不能完完全全的把计算能力放在业务计算上面，线程越多就会造成CPU利用率（用在业务计算的时间/总的时间）下降。但是在Web场景下，业务并不是CPU密集型任务，而是IO密集型的任务，一个线程是不合适，如果一个线程在等待数据时，把CPU的计算能力交给其他线程，这样也能充分的利用CPU资源。但是线程数量也要有个限度，一般线程数有一个公式：最佳启动线程数=[任务执行时间/(任务执行时间-IO等待时间)]*CPU内核数超过这个数量，CPU要进行多余的线程切换从而浪费计算能力，低于这个数量，CPU要进行IO等待从而造成计算能力不饱和。总之就是要尽可能的榨取CPU的计算能力。如果你的CPU处于饱和状态，并且没有多余的线程切换浪费，那么此时就是你服务的完美状态，如果再加大并发量，势必会造成性能上的下降。
进程的组成部分
进程由进程控制块（PCB）、程序段、数据段三部分组成。
进程的通信方式
- 无名管道：半双工的，即数据只能在一个方向上流动，只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信，可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
- FIFO命名管道：FIFO是一种文件类型，可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同，FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。
- 消息队列：消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。
- 信号量：信号量是一个计数器，信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
- 共享内存：共享内存指两个或多个进程共享一个给定的存储区，一般配合信号量使用。
进程间五种通信方式的比较
- 管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯。
- FIFO：任何进程间都能通讯，但速度慢。
- 消息队列：容量受到系统限制，且要注意第一次读的时候，要考虑上一次没有读完数据的问题。
- 信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步。
- 共享内存区：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题，相当于线程中的线程安全，当然，共享内存区同样可以用作线程间通讯，不过没这个必要，线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存。
内存管理有哪几种方式
- 块式管理：把主存分为一大块、一大块的，当所需的程序片断不在主存时就分配一块主存空间，把程序片断load入主存，就算所需的程序片度只有几个字节也只能把这一块分配给它。这样会造成很大的浪费，平均浪费了50％的内存空间，但是易于管理。
- 页式管理：把主存分为一页一页的，每一页的空间要比一块一块的空间小很多，显然这种方法的空间利用率要比块式管理高很多。
- 段式管理：把主存分为一段一段的，每一段的空间又要比一页一页的空间小很多，这种方法在空间利用率上又比页式管理高很多，但是也有另外一个缺点。一个程序片断可能会被分为几十段，这样很多时间就会被浪费在计算每一段的物理地址上。
- 段页式管理：结合了段式管理和页式管理的优点。将程序分成若干段，每个段分成若干页。段页式管理每取一数据，要访问3次内存。
页面置换算法
- 最佳置换算法OPT：只具有理论意义的算法，用来评价其他页面置换算法。置换策略是将当前页面中在未来最长时间内不会被访问的页置换出去。
- 先进先出置换算法FIFO：简单粗暴的一种置换算法，没有考虑页面访问频率信息。每次淘汰最早调入的页面。
- 最近最久未使用算法LRU：算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录上次页面被访问到现在所经历的时间t，每次置换的时候把t值最大的页面置换出去(实现方面可以采用寄存器或者栈的方式实现)。
- 时钟算法clock(也被称为是最近未使用算法NRU)：页面设置一个访问位，并将页面链接为一个环形队列，页面被访问的时候访问位设置为1。页面置换的时候，如果当前指针所指页面访问为为0，那么置换，否则将其置为0，循环直到遇到一个访问为位0的页面。
- 改进型Clock算法：在Clock算法的基础上添加一个修改位，替换时根究访问位和修改位综合判断。优先替换访问位和修改位都是0的页面，其次是访问位为0修改位为1的页面。
- LFU最少使用算法LFU：设置寄存器记录页面被访问次数，每次置换的时候置换当前访问次数最少的。
操作系统中进程调度策略有哪几种
- 先来先服务调度算法FCFS：队列实现，非抢占，先请求CPU的进程先分配到CPU，可以作为作业调度算法也可以作为进程调度算法；按作业或者进程到达的先后顺序依次调度，对于长作业比较有利.
- 最短作业优先调度算法SJF：作业调度算法，算法从就绪队列中选择估计时间最短的作业进行处理，直到得出结果或者无法继续执行，平均等待时间最短，但难以知道下一个CPU区间长度；缺点：不利于长作业；未考虑作业的重要性；运行时间是预估的，并不靠谱.
- 优先级调度算法(可以是抢占的，也可以是非抢占的)：优先级越高越先分配到CPU，相同优先级先到先服务，存在的主要问题是：低优先级进程无穷等待CPU，会导致无穷阻塞或饥饿.
- 时间片轮转调度算法(可抢占的)：按到达的先后对进程放入队列中，然后给队首进程分配CPU时间片，时间片用完之后计时器发出中断，暂停当前进程并将其放到队列尾部，循环 ;队列中没有进程被分配超过一个时间片的CPU时间，除非它是唯一可运行的进程。如果进程的CPU区间超过了一个时间片，那么该进程就被抢占并放回就绪队列。
死锁的4个必要条件
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个线程使用；
- 请求与保持条件：一个线程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放；
- 不剥夺条件：进程已经获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺；
- 循环等待条件：若干线程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
如何避免（预防）死锁
- 破坏“请求和保持”条件：让进程在申请资源时，一次性申请所有需要用到的资源，不要一次一次来申请，当申请的资源有一些没空，那就让线程等待。不过这个方法比较浪费资源，进程可能经常处于饥饿状态。还有一种方法是，要求进程在申请资源前，要释放自己拥有的资源。
- 破坏“不可抢占”条件：允许进程进行抢占，方法一：如果去抢资源，被拒绝，就释放自己的资源。方法二：操作系统允许抢，只要你优先级大，可以抢到。
- 破坏“循环等待”条件：将系统中的所有资源统一编号，进程可在任何时刻提出资源申请，但所有申请必须按照资源的编号顺序提出（指定获取锁的顺序，顺序加锁）。