进程与线程

⭐️前言⭐️

本篇文章作为JavaEE阶段的一篇开胃菜，主要介绍在操作系统中较为重要的进程管理部分的知识，来奠定JavaEE阶段学习的基础。

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进程与线程

🍅1.进程

进程也叫做“任务”，一个可以跑起来的程序就称为进程。
我们在电脑中所看到的.exe文件就叫做“可执行文件”，双击这个exe文件，操作系统就会把这个文件中的核心数据加载到内存里，同时在系统中，生成一个“进程”，我们可以在任务管理器中看到进程。

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🍅2.线程

线程是进程的一部分，如果说进程是工厂，那么线程就是生产线，所以一个进程可以包含多个线程，但一个进程至少包含一个线程。

🍅3.进程管理

进程的管理分为描述和组织两部分。

在进程管理中，往往通过结构体来表示进程中有哪些属性、信息，这个结构体就叫做PCB
（更准确的来说，是一组PCB描述一个进程，每个PCB对应一个线程）
组织便是系统通过双向链表这样的数据结构，来把这些PCB给组织在一起，来进行增删改查操作。
创建一个进程，本质上就是创建PCB并且加入到链表上；销毁一个进程，本质上就是从链表上删除对应的PCB节点；
查看任务管理器的进程列表，本质上就是在遍历这个链表。

3.1 PCB进程控制块

在PCB中，有以下一些信息：

1.PID 进程的身份标识

在同一个主机的同一个时刻，进程的PID是唯一的，通过这些PID来区分一个进程。

2. 内存指针

描述进程持有的内存资源

3.文件描述符表

描述进程持有的文件资源
通过2、3可以说明，进程是操作系统分配资源的基本单位

在PID中还有以下信息，与进程的调度有关，这些信息的具体介绍，见3.3

4.进程状态
5.进程优先级
6.进程上下文
7.进程记账信息

3.2 并行与并发

在我们的实际开发中，比如说我们的电脑，CPU核数有限，但是我们在使用时进程很多，这时我们就需要将资源进行合理的安排，也就是进程调度。在了解进程的调度之前，我们需要先来了解并行与并发的概念。

并行执行：每个CPU核心上都可以独立的运行一个进程，多个CPU核心就可以同时独立的运行多个进程
并发执行：一个CPU核心，先运行进程1，再运行进程2，再运行进程3，只要在微观上切换的足够快，在宏观上看来就好像是3个进程在同时运行一样。

3.3 进程的调度

与进程的调度有关的就是进程状态、进程优先级、进程上下文、进程记账信息等信息，为了更好的了解这些信息，我们来引入一个例子：

假如有一位既长得好看，又有才华的小姐姐，现在有3个追求者，A有钱，B有颜，C会舔；在这些追求者中并没有同时符合三个条件的，所以小姐姐开始养起了鱼塘，并给三个追求者安排了一周满满的约会时间表。
按照这个时间表来要求自己的时间，就可以让自己很好的游走于三个人之间，在不同的时间与不同的追求者完成不同的事。

上边的这个例子，小姐姐就是操作系统，三位追求者便是三个进程，通过这样的例子来解释下边的信息：

进程状态：

虽然安排了时间表，但不一定不会有情况发生，有的时候某个追求者也会有特殊情况，不能随叫随到。此时随叫随到便是进程的就绪状态，不能随叫随到便是阻塞状态。

如果进程处于随时都能被调度的状态，就称这个状态为就绪，如果进程由于一系列因素无法及时响应调度，则称这个状态为阻塞或睡眠，线程正在CPU上执行的状态称为执行状态。

进程优先级：

在这三个追求者中，小姐姐也对某个追求者有所偏爱，喜欢多一点的就会多排一点时间，喜欢少一点的就会少排一点时间

系统调度的时候，会根据优先级来给进程安排时间

进程上下文：

小姐姐在和A在一起的时候和A商议好，两周以后一块去三亚旅游；小姐姐和B在一起的时候，B请小姐姐帮忙挑选一个生日礼物给B的妈妈。
这时候小姐姐必须做好记录，这样才能防止在下次约会的时候搞岔劈。

进程在CPU上执行了一会以后，要切换给别的进程，就需要保存当前运行的中间结果（存档），下次再轮到它的时候，就恢复之前的中间结果（读档），继续往下执行。

进程记账信息：

因为C只会舔，所以小姐姐给他安排的时间很少，虽然小姐姐不是很喜欢C，但是也不能完全不给C排时间，如果不排时间，过了一段时间以后，C可能就心灰意冷不乐意了。

记录每个进程在CPU上执行了多久，使得资源分配更加均衡，避免有进程完全轮不到CPU执行

3.4 进程间通信

在操作系统上同时运行着多个进程，如果当一个进程出现bug导致进程崩溃，其他的进程并不会因此而受到干扰，这是因为进程之间使用虚拟地址空间，使得进程间产生了“隔离性”，来保证进程各自的独立性。
但是在实际开发中，进程之间常常需要进行交互，为了实现进程间的通信，操作系统会找一个多个进程都可以访问到的公共资源，然后基于公共资源来交换数据。
最常见的进程间通信机制有：
1.文件操作。
2.网卡（socket）

🍅4.进程与线程的区别和联系

【经典面试题】

• 直观理解：进程是包含线程的，一个进程里可以有一个线程，也可以有多个线程。 类比：进程是工厂，线程是生产线
• 系统角度：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。
• 每个进程都有独立的内存空间（虚拟地址空间），同一个进程的多个线程之间，共用这个虚拟地址空间（例如共同使用同一个变量）。

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⭐️最后的话⭐️
总结不易，希望uu们不要吝啬你们的👍哟(＾Ｕ＾)ノ~ＹＯ！！如有问题，欢迎评论区批评指正😁