【剧前爆米花--爪哇岛寻宝】进程的调度以及并发和并行，以及PCB中属性的详解。

news2024/11/25 6:30:27

作者：困了电视剧

专栏：《JavaEE初阶》

文章分布：这是关于进程调度、并发并行以及相关属性详解的文章，我会在之后文章中更新有关线程的相关知识，并将其与进程进行对比，希望对你有所帮助。

什么是进程/任务（Process/Task）

进程的并发执行和并行执行

进程的属性和管理

进程控制块抽象

进程状态

进程的优先级

进程的上下文

进程的记账信息

双向链表组织PCB

什么是进程/任务（Process/Task）

每个应用程序运行于现代操作系统之上时，操作系统会提供一种抽象，好像系统上只有这个程序在运行，所有的硬件资源都被这个程序在使用。这种假象是通过抽象了一个进程的概念来完成的，进程可以说是计算机科学中最重要和最成功的概念之一。
进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，换言之，可以把进程看做程序的一次运行过程；同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

只看定义可能有点抽象，我们用实际的例子来进行说明。

一个运行起来的程序就是进程。

.exe是一个可执行文件（程序），当双击这个exe，这个程序就会跑起来，于是就在系统中形成了一个进程，我们可以打开我们电脑上的任务管理器观看现在运行的进程有哪些。

通过任务管理器我们可以看到，我们的计算机在同一时刻进行着多个进程，进程一多我们就需要对其进行管理，我们可以通过任务管理器直观地看到这些运行的进程，那么在计算机内部，这些进程是如何被管理的呢？

进程的并发执行和并行执行

我们打开我们的任务管理器可以看到我们电脑此时的核心数，这里小编的电脑是八核16线程，什么意思呢？就是我的电脑有8个核心，但每个核心都能顶俩，即8个物理核心，16个逻辑核心，这16个逻辑核心可以将他们看成16个“干活的人”。

由上上图我们可以看出，此时我的电脑应用有9个，后台进程有122个，也就是说此时我们需要干的活有131个，但我们只有16个干活的人，那这咋整。

这里就需要并发和并行了。

并行就是指这16个核心可以同时干活，也就是说假设每一个核心现在只干一个活，那么一次性就可以干16份活，不过这和我的131份活还差的远呢，此时就需要并发。

并发就是指每个核心——干活的人虽然在同一时刻只能干一份活，但只要我活切换的够快，我就能造成同时干很多活的感觉，就比如，我现在先执行一会进程1，执行一会后再执行进程2，然后进程3，进程4...

如果这个“一会”是很短很短的时间，那我看起来就像是在同时执行进程1，2，3,4...

CPU就通过这两种并发和并行的方式来完成这131个任务。

进程的属性和管理

所谓的管理其实就是分两步：

1.描述一个进程：使用结构体/类，把一个进程有哪些信息表示出来。

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。

进程控制块抽象

计算机内部要管理任何现实事物，都需要将其抽象成一组有关联的、互为一体的数据。在 Java 语言中，我们可以通过类/ 对象来描述这一特征。

这个类我们可以将他命名为PCB，这样，每一个PCB对象，就代表着一个实实在在运行着的程序，也就是进程。

这个PCB包含的属性非常多，但以下几个属性最为重要，这些都是CPU为了进程跑起来所分配的硬件资源。 进程的运行，需要从操作系统申请资源，进程是操作系统进行资源分配的基本单位。

1.pid，每个进程都需要有一个唯一的身份标识

2.内存指针，当前这个进程使用的内存是哪一部分

3.文件描述符表，文件：比如硬盘上存储的数据，往往就是以文件的形式进行处理的。

进程每次打开一个文件，就会产生一个文件描述符用来标识这个文件，这个文件描述符会被存储在顺序表这样的结构里，这个顺序表就是文件描述符表。

一个进程在运行的过程中会打开很多个文件，每当打开一个文件的时候都会产生一个文件描述符，当一个文件关闭时，它对应的相应的文件描述符也会从文件描述表中被移除。

4.CPU分配——进程调度所需要的相关属性，具体如下