JavaEE学习--多线程初阶-进程调度基本过程

什么是进程/任务（process/tesk）？

我们电脑中的.exe文件，如果我们不去双击运行它的话，他只会静静的躺在你的硬盘空间里，也就是说在我们双击它之前，它不会对我们的系统产生任何影响。

操作系统是如何是管理进程的呢？

总感觉文章不连贯，于是便添加了这一节，首先进程其实内部还是有很多东西的，并不是我们表面看到的皮毛，其次，如果想弄清楚进程调度的过程，必须要清楚进程在操作系统中扮演的角色。由于是理解性的知识，文字有点多，耐心看完必有收获。

第一步，先描述一个进程（明确出一个进程上面的一些相关属性）

首先我要给大家介绍一下“PCB”（进程控制块）~注意并不是那个参见的PCB板（这个是硬件中的），在操作系统里面主要是通过c/c++来实现相关属性，此处描述其实就是用的c语言中的“结构体”（也就和Java中的类差不多）。操作系统中描述进程的这个结构体，称为“PCB”，

第二步，再组织若干个进程（使用一些数据结构，把很多描述进程的信息给放到一起，方便进行增删查改）

就是使用双向链表来把每个进程的PCB给串起来~~，注意这里指的是在Linux这个系统为例，每个操作系统的类型不同，内部的实现也是各有不同的，具体windows和ios是如何我们也不得而知，毕竟不像linux是开源的。
再给大家简单分析一下所谓的一些进程操作
所谓的“创建进程”，就是先创建出PCB，然后把PCB加到双向链表中。
所谓的“销毁进程”，就是找到链表上的PCB，并且从链表上删除。
所谓的“查看任务管理器”，就是遍历链表~~

PCB中的一些属性

pid（进程id）

这个很好理解，就是进程的身份标识（进程的身份证号）

内存指针

指明了这个进程要执行的代码/指令在内存的哪里，以及这个进程执行中依赖的数据都在哪里~~当运行一个exe，此时操作系统就会把这个exe加载到内存中，变成进程。

简而言之内存指针就像航海指南，能够给进程指一条明路~

文件描述符表

程序运行过程中，经常要和文件打交道，进程每次打开一个文件，就会在文件描述符表上多增加一项（这个文件描述符表可以视为一个数组，里面的每个元素又是一个结构体，就对应一个文件的相关信息）一个进程只要一启动，不管你代码中是否打开/操作文件的代码都会默认的打开三个文件~~（系统自动打开的）：标准输入（System.in）标准输出（System.out）标准错误（System.err）
这个文件描述符表的下标，就称为文件描述符~

进程调度的基本过程是怎样的？

进程的调度，其实就是，操作系统在考虑CPU资源如何给各个进程分配~
上面的属性是一些基础的属性，下面的一组属性，主要是为了能够实现进程的调度~

状态

这个状态就描述了当前这个进程接下来应该怎么调度~~
就绪状态：随时可以去CPU上执行。
阻塞状态/睡眠状态：暂时不可以去CPU上执行。
Linux中的进程状态还有很多其他的。

优先级

先给谁分配时间，后给谁分配时间，以及谁分的多，给谁分的少。

记账信息

统计了每个进程，都分别被执行了多久，分别都执行了哪些指令。分别都排队等了多久，目的是给进程调度提供指导依据的。

上下文

表示上次进程被调度出CPU的时候，当时程序的执行状态~~，下次进程上CPU的时候，就可以恢复之前的状态，然后继续往下执行。

进程被调度出CPU之前，要把CPU中的所有的寄存器中的数据都给保存到内存中（PCB的上下文字段中）
相当于玩单机游戏的时候的存档~~
下次进程再被调度上CPU的时候，就可以从刚才的内存中恢复这些数据到寄存器中
相当于读档继续玩游戏~
存档+读档~存档存储的游戏信息，就称为“上下文”

渣女小故事

来个小故事加深加深印象，顺带讲讲到底什么是进程调度~
假设你是一个妹子，长的巨好看，身材一流，还会讲话~~
导致你有很多的追求者~，但是原则上讲，你在同一时刻只能谈一个男朋友。
但是呢现实中，有钱，长得还帅，还巨能舔，同时满足这三点,现实中基本不存在哈哈哈~（电视剧常驻男演员）
于是你为了满足自己的这些要求，同时谈了三个男朋友~
A：有钱的~
B：长得帅的~
C：比较会舔的~
因此，一个时间管理大师就横空出世了，你需要合理安排自己的时间，避免同一时刻，这三人碰面~
这时候你首先要做的事情就是给自己排一个时间表~
宏观上看起来，你是同时谈了三个男朋友。
微观上看起来，同一时刻，你只是和一个男朋友在一起
插入：显然这就是并发，规划时间表的过程，也就是“调度”的过程~

站在上面的角度我们再来看看PCB中的进程调度属性

状态

正常情况下，A B C三个人你都能随叫随到~~他们都是就绪状态
假设A要出差一个月~就可以认为A现在是阻塞状态/睡眠状态。
因此处于这样状态的进程就暂时不进行调度（暂时不把这个A给排到时间表上）

优先级

在给A B C排时间表的时候，比如：就会优先给B排，其次给A排，最后给C排
周一到周三，都和B甜蜜蜜的在一起。
周四周五，都和A甜蜜蜜的在一起。
周六，和C在一起。
周天给自己休息一天~

记账信息

如果长此以往，和C在一起的时间太少了，C对你的好感度就会降低~舔的也不够卖力了
这时候你翻开你的时间表发现给C排的太少了
接下来就适当给点甜头~

上下文

作为手握三位男朋友的你，把每周的时间都排的很紧，并且要随时转换角色，渐渐的有一天你就不小心串台了~比如：答应A的事情却给B做了，C过生日你却给A送了生日礼物。
为了区分，你养成记录日记的好习惯，把每次约会的重要信息都记录下来~下次和他们见面就能够对上号，哪怕时间长你也能查到。

关于线程

相比大家对于进程或多或少有点儿了解了~接下来给大家讲讲线程

为啥要有线程？

线程是啥？为啥要有线程？
因为我们的系统支持多任务了~（远古版本还是单任务）程序猿也就需要“并发编程”
通过多线程，是完全可以实现并发编程的~
但是有个小问题：
如果需要频繁的创建/销毁进程，这个事情的成本还是比较高的。
如果需要频繁的调度进程，这个事情成本也是比较高的。

那么如何解决这个问题呢？
主要有两个思路：
1.进程池~（数据库连接池，字符串常量池）
进程池虽然能解决上面的问题，提高效率，同时也存在问题，池子里的闲置进程，不使用的时候也在消耗系统资源，消耗的系统资源太多了~
2.使用线程来实现并发编程~
线程比进程更轻量，每个进程可以执行一个任务，每个线程也能执行一个任务（执行一段代码），也能进行并发编程。

这时候有人又有问题了，凭什么说进程重？线程为什么又要轻量些？
首先，进程重在资源申请释放（在仓库中找东西）
线程是包含在进程中的，一个进程中的多个线程，共有同一份资源（内存+文件）
只是创建进程的第一个线程的时候（由于要分配资源），成本是相对高的，后续这个进程中再创建其他线程~这个时候成本都是要更低一些，不必再分配资源了。

谈谈进程与线程的区别与联系（面试常问）~经典面试题

1.进程包含线程，一个进程里可以有一个线程，也可以有多个线程。
2.进程和线程都是为了处理并发编程这样的场景。
但是进程有问题，频繁创建和释放的时候效率较低，相比之下，线程更轻量，更高效。
3.操作系统创建进程，要给进程分配资源，进程是操作系统分配资源的基本单位。
操作系统创建的线程，是要在CPU上调度执行，线程是操作系统调度执行的基本单位。
（前面的例子我们讲的是进程的调度过程，其实准确来说应该是线程的调度过程）
4.进程具有独立性，每个进程都有各自独立的虚拟地址空间，一个进程挂了，不会影响到其他进程。
然而，同一个进程中的多个线程，共有同一个内存空间~一个线程挂了，可能影响其他线程，甚至是整个进程崩溃。