JavaEE——初识进程&进程调度

1、进程（Process）

1.1、什么是进程？

一个程序，运行起来（跑起来），在操作系统中就会出现一个相应的进程。即进程，就是一个跑起来的应用程序.

若想要一个程序运行，就必须得给这个进程分配系统资源。如图显示，若要Microsoft Edge运行，该进程所占用的系统资源。

结论：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（即操作系统是以进程为单位分配资源的）。

2、进程控制块（PCB Process Control Block）

2.1、什么是进程控制块（PCB）？

在操作系统上，包含了很多进程，东西一旦多了，就需要考虑管理，即操作系统要管理这些进程，对于“管理”这件事情，通用做法就是先描述，再组织

先描述：通过一些结构体/类，把一个进程的核心信息抽象提取出来，并进行表示。

再组织：通过一定的数据结构，把多个这样的结构体/类的对象串起来，方便进一步的增删改查。

结论：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。操作系统再通过这种数据结构，例如线性表、搜索树等将 PCB 对象组织起来，方便管理时进行增删查改的操作。

2.2、进程控制块（PCB）三大要素

①pid

进程的id或进程的标识符。

同一个机器，同一时刻，进程的id一定是不同的。

②内存指针

进程运行时，需要消耗一定的硬件资源，内存就是这样一个关键的资源。

③文件描述符

一个进程运行的时候，会操作一些文件，就通过一个叫“顺序表”这样的数据结构，记录下当前这个进程，都打开了那些文件。

3、进程调度（Process Scheduling）

3.1、为什么要进程调度

在当前计算机中，CPU内存是有限的，但进程数量是比较多的，经常会出现“进程多、而核心数少”的情况，而操作系统要做的，就是尽可能公平的让每一个进程都有运行的机会，这就需要进程调度。

3.2、什么是进程调度

像现在的计算机是8核16线程，有16个逻辑处理器，当面对100个进程时，就需要进程调度来负责，即采用“分时复用”技术。

操作系统对CPU资源的分配，采用的是时间模式 —— 不同的进程在不同的时间段去使用 CPU 资源。

3.3、进程调度的基本过程

①并行执行

一个核心，同一时刻，只能运行一个进程。

当有16个核心，同一时刻，就可以同时运行16个进程。

这种微观时间上，完全同时执行的操作：并行执行

②并发执行

CPU把总的执行时间，切换成若干个小的片段，每个片段执行一个进程，每个片段被称为“时间片”。

由于时间片比较短，CPU切换进程的速度极快，普通人无法感知到，所以在人看来，这若干个进程在同时进行，

这种宏观时间上，同时执行，微观时间上，串行执行的操作：并发执行。

“并行”和“并发”统称为“并发”，把编写解决并发问题的程序又称为“并发程序”。

操作系统会按照 并行 + 并发 相互搭配的形式，运行所有进程。