网上做衣服的网站,磁力天堂最佳搜索引擎入口,wordpress uedito,头条网站收录提交入口#x1f970;#x1f970;#x1f970;来都来了#xff0c;不妨点个关注叭#xff01; #x1f449;博客主页#xff1a;欢迎各位大佬!#x1f448; 文章目录 1. 操作系统2. 进程2.1 进程是什么2.2 进程管理2.3 进程调度2.3 内存管理2.4 进程间通信 3. 线程3.1 线程是什… 来都来了不妨点个关注叭 博客主页欢迎各位大佬! 文章目录 1. 操作系统2. 进程2.1 进程是什么2.2 进程管理2.3 进程调度2.3 内存管理2.4 进程间通信 3. 线程3.1 线程是什么3.2 多线程编程3.3 线程与进程联系与区别 1. 操作系统
【概念】是一个软件是一组做计算机资源管理的软件统称非常复杂所以操作系统本身是一个很大的话题(这里简单了解引入进程概念) 【常见的操作系统】 【基本功能】 1防止硬件被时空的应用程序滥用 2向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂低级硬件设备 【对上】要给软件提供稳定的运行环境 【对下】要管理好各种硬件设备 操作系统的功能非常多其中一个与我们密切相关的功能模块—进程管理 接下来让我们一起来看看进程是什么吧~~~
2. 进程
2.1 进程是什么
【进程】也称作任务一个运行起来的程序就是进程~ 这个.exe是一个可执行文件即程序当我们双击这个exe这个程序微信就运行起来在系统中形成一个进程 即进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象可以把进程看做程序的一次运行过程 【基本单位】进程是操作系统进行资源分配的基本单位 (此处涉及到的资源包括不限于内存硬盘CPU等等) 在任务管理器中我们可以看到电脑的进程打开任务管理器的快捷键为CtrlAltDel如图 通过任务管理器我们能看到系统中有如此多的进程都在跑着那么进程有如此之多如何去管理呢~
2.2 进程管理
所谓进程管理即进程多了才需要管理分为以下两步 1描述一个进程使用结构体/类表示一个进程的信息 2组织这些进程使用一定的数据结构把这些结构体/对象放到一起 举一个生活中常见的栗子叭~ 一个大型超市有特别多的商品超市需要管理这些商品建立一个商品信息管理系统需要做 1明确每个商品的相关信息(价格、生产日期等) 2通过一定的数据结构将这些商品信息都组织起来(如通过表格等)
2.3 进程调度
【进程调度概念】操作系统对CPU资源的分配采用时间模式不同的进程在不同的时间段去使用 CPU 资源即为进程调度~ 先来了解进程的基本知识叭~ 在Java中我们通过类/对象描述这个特征即每一个PCB对象代表一个在运行的程序即进程 进程类— PCB(process control block)
class PCB {
//属性1 pid
//属性2 内存指针
//属性3 文件描述表
//属性4 进程调度信息
//...
}操作系统再通过数据结构把PCB对象组织起来往往使用双向链表来组织PCB对象进程相当于链表中的节点方便管理时进行增删改查的操作 创建一个进程即创建一个链表的节点销毁一个进程即把链表的节点删除遍历进程列表即遍历链表 PCB中的属性非常多在这里枚举4个核心的属性 1pid 每个进程需要有一个唯一的身份标识(如每个人都有独一无二的身份证~~) 2内存指针 当前这个进程使用的内存是哪一部分(进程要跑起来就需要消耗一定的硬件资源比如内存~进程运行的时候使用哪些内存上的资源) 3文件描述符表 进程每次打开一个文件就会产生一个文件描述符标识了这个被打开的文件一个进程可能会打开很多文件对应一组文件描述符把这些文件描述符放到一个顺序表这样的结构构成文件描述符表 4进程调度信息 这一组属性都是描述和CPU资源相关的属性这些属性都辅助进行进程调度 【预备知识】先来了解了解CPU 我们的程序能运行全靠CPU每一个程序相当于一组二进制指令的集合 CPU中的一个概念核心数(在任务管理器中可以看到我们电脑的核心数) 这个表示16核32线程即CPU里有16个核心每个核心顶两个16个人可以干32个人的活~ 但是我们可以看到一个电脑上可以运行很多程序不止这些那么计算机是如何做的呢~ 【并行】同一时刻两个核心同时执行两个进程此时这两个进程就是并行执行的(强调同时) 【并发】一个核心先执行进程1执行一会后再去执行进程2…只要这里切换进程的速度足够快看起来进程1和2就是同时进行的 所以虽然只有这些核心但是也可以同时执行很多很多个任务啦~ 在计算机中通过并行并发的方式来完成的(由操作系统控制我们感知不到的~)所以很多时候把并行并发统称为并发 【进程调度意义】如上所述进程调度就是为了解决电脑核心数是固定的但是电脑有很多程序要运行的问题~ A) 进程状态 简单认为进程状态主要是这两个 【就绪态】该进程已准备好随时可以上CPU执行 【阻塞态】该进程暂时无法上CPU执行 B进程的优先级 进程之间的调度不一定是公平的有的会优先调度(在现实生活中我们也会将事情根据重要性排个序有的事情就需要优先做~) C) 进程的上下文 即描述当前进程执行到哪里的存档记录进程在暂时离开CPU时把当前运行的中间结果进行存档等下次进程回到CPU执行时恢复之前的存档从上次的结果继续往后执行(即记录离开结果这样回来时我可以从离开的地方继续执行)具体过程如下 D)进程的记账信息 统计了每个进程在CPU上执行多久(这个可以作为调度的参考依据~)
2.3 内存管理
操作系统对内存资源的分配采用空间模式不同进程使用内存中的不同区域互相之间不会干扰相互独立的~ 每个进程访问的内存地址并不是真实的物理内存地址操作系统给进程分配的内存是以虚拟地址空间的方式进行分配的~ 【直接访问物理内存地址缺点】如果进程1内容改变则会可能会影响进程2的内存内容 (比如进程1数组下标越界、野指针情况等) 【虚拟地址空间优点】 【解释说明】站在进程角度它们的代码操作的内存地址是图中0x00-0x33这一段这里访问的内存就会被操作系统自动映射到真实的物理内存上当然进程自己是感受不到实际物理内存地址是什么的如果进程1代码出bug就没有什么影响因为任何一个内存操作都需要通过页表翻译如果拿着这个地址发现页表没有这个地址则不会翻译也就不会修改真正物理内存即不会对进程2的内存数据进行干扰 1方便校验当前地址是否有效 2一个进程无法直接影响另一个进程的内存内容每个地址都有自己独立的地址空间具有独立性 3大大提升操作系统的稳定性
2.4 进程间通信
进程是操作系统进行资源分配的最小单位即各个进程互相之间是无法感受到对方存在的是相互独立的这样进程之间互相具备隔离性但有时候需要进程之间进行交互相互配合~ 【进程间通信】即在隔离性前提下找一个公共区域让进程借助这个区域完成数据交换 【实现方式】操作系统提供进程间通信具体实现方式有很多种如以下 1管道 2共享内存 3文件 4信号 5消息队列 6网络 等等 其中网络是一种相对特殊的 IPC 机制支持同主机也支持同一网络内部非同一主机进行进程间通信
3. 线程
3.1 线程是什么
【线程】是更轻量的进程约定一个进程中可以包含多个线程此时这多个线程的每一个线程都是一个可以调度执行一个独立的执行流多个线程之间也是并发执行(多个线程可能是在多个CPU核心同时运行也可能是在一个CPU核心上通过快速调度进行运行)同时这些线程共用同一份进程的系统资源 即对于线程来说系统资源已经分配好创建线程就省下分配资源开销但是创建进程则需要系统分配资源较耗时~ 【为什么资源分配如此耗时】 比如系统要给进程分配一块内存需要做的以及遇到的情况 1系统需遍历自己的空闲内存的表(数据结构) 找到差不多的空间进行分配内存 2很多进程都在向系统申请资源~但是系统进行资源分配时候得一个个来很耗时 【为什么要线程】 (1) 并发编程能更充分利用多核 CPU 资源多进程编程和多线程编程都满足并发编程需求场景(并发编程即同一时刻要运行多个任务) (2) 线程比进程更轻量进程创建、销毁、调度成本高且速度慢不高效线程则相反线程创建、销毁、调度成本比进程低~(只有在进程启动创建第一个线程的时候需花成本去申请系统资源一旦进程创建完毕后续再创建的线程就不需要再申请资源这样创建/销毁的效率大大提高) (3) 在Java中不鼓励多进程编程非常鼓励多线程编程~
3.2 多线程编程
【意义】解决并发编程问题 举个栗子吧更加深入理解一下多进程和多线程编程~ 比如想加工一大批零件有两种做法 一是再建一个工厂重新再搭一套机器(多进程) 此时这两套机器可以同时生产不过这种方式需要再建立一个工厂建工厂比较麻烦成本较高但这两个工厂之间是相互独立的相互不影响~ 二是还在当前工厂引进机器再弄一套生产线(多线程) 这两套机器也可以各自独立生产是两个独立的执行流共用同一个资源工厂除工厂共用存储原料/成品/仓库/物流运输等等都能共用成本降低~ 这两种方式均提高了工厂的生产效率进程相当于工厂线程相当于流水线~ 多进程工厂方式需多建工厂开销大且两机器之间看不到对方进度 多线程工厂方式有两个机器共用一个工厂可以互相了解对方进度 此时想要生产更多的零件在工厂内弄更多的机器以此提高生产效率但是并不是越多越好如下图 1一个工厂的大小提供的空间是固定的即CPU核心数是固定的此时想进一步提高机器的数量工厂已经没有空余位置了机器只能在工厂外干着急~这时程序的效率并没进一步提升可能不仅没提升可能还会下降因为调度本身也是有开销的调度上一个机器需要把之前的机器移出来再把这个机器移进去有开销总并发程度依旧固定 2机器是有脾气的在这个调度来调度去的过程中可能很生气很累出现异常如果一个线程出现异常可能会带走整个进程 在我们的电脑中 1在同一程序中内部需要并发完成多组任务此时使用多线程比较合适(比如微信可以同时的视频也可以聊天网络传输等等) 2多个程序之间此时是多进程进程之间具有隔离性(比如微信是一个进程qq是一个进程等等) 所以多进程和多线程在电脑中是同时存在的~不是多线程代替了全部且多进程和多线程都是可以并发和并行的
3.3 线程与进程联系与区别
【联系】 进程包含线程一个进程可以有多个线程 【区别】 (1) 进程有自己独立的内存空间和文件描述符表同一进程多个线程之间共享同一份地址空间和文件描述符表 (2) 进程是操作系统资源分配的基本单位线程是操作系统调度执行的基本单位 (3) 进程具有独立性一个进程不会影响另一个进程但在同一进程的多个线程之间一个线程挂了可能会把整个线程带走影响其它线程~ (4) 进程开销大消耗资源多线程执行开销小但不利于资源的管理和保护 本期内容回顾 ✨✨✨本期内容到此结束啦~下期再见
