要素服务之空间上下文

一般情况下,如果一个要素类包含一个几何属性,那么它就有一个相关联的空间上下文(Spatial Context),通过这个关联的空间上下文,可以得知要素类中每个几何属性所使用的坐标系信息,例如坐标系名称、坐标的容差值、范围、范围类型等信息,如下的代码展示了如何获得一个要素类所关联的空间上下文名称。

function getSpatialContextName($classDef)

{

    $spatialContextName = “Unknown”;

$props = $classDef->GetProperties();

$propCount = $props->GetCount();

for($i=0; $i<$propCount; $i++)

{

$propDef = $props->GetItem($i);

$propertyType = $propDef->GetPropertyType();

        if ($propertyType = MgPropertyType::Feature)

{

    $spatialContextName = $propDef->SetSpatialContextAssociation();

            break;

        }

}

return $spatialContextName;

}

当知道空间上下文的名称之后,如何得到该空间上下文的信息,例如坐标系名称、坐标的容差值、范围、范围类型等,这就需要调用方法MgFeatureService::GetSpatialContexts(…)来描述空间上下文,该方法的签名如下所示。

MgSpatialContextReader GetSpatialContexts(

MgResourceIdentifier resource,

bool bActiveOnly);

参数resource用于指定一个要素源,参数bActiveOnlyTrue的话,只返回要素源中活动的空间上下文,如果为False,那么返回要素源中所有的空间上下文。该方法的返回值是一个MgSpatialContextReader对象,通过这个空间上下文读取器对象可以得到空间上下文的坐标系名称、坐标的容差值、范围、范围类型等,类MgSpatialContextReader的主要方法及其描述如1018所示。

 

方法

描述

string GetCoordinateSystem();

获得当前空间上下文的坐标系名称。

string GetCoordinateSystemWkt();

获得当前空间上下文WKT格式的坐标系名称。

string GetDescription();

获得当前空间上下文的描述信息。

MgByteReader GetExtent();

获取当前空间上下文的范围。

int GetExtentType();

获取当前空间上下文的范围类型,范围类型可以为:

l  MgSpatialContextExtentType::scDynamic:动态的

l  MgSpatialContextExtentType::scStatic:静态的

随着插入和删除要素数据,动态类型的空间上下文范围会自动重新进行计算;而静态类型的空间上下文范围必须在创建之时指定,它不会随着要素数据的插入和删除发生变化。

string GetName();

获取当前空间上下文的名称。

double GetXYTolerance();

获取当前空间上下文的X坐标值的容差值。

double GetZTolerance();

获取当前空间上下文的Y坐标值的容差值。

bool IsActive();

检验当前空间上下文是否为活动的空间上下文。

1018 MgSpatialContextReader的主要方法及其描述

 

下面的代码展示了将MgSpatialContextReader对象中所有空间上下文的信息输出到一个文件。

function printSpatialContextReader($spatialContextReader)

{

   global $agfReaderWriter;

   global $logFileHandle;

   while ($spatialContextReader->ReadNext())

   {

      $name = $spatialContextReader->GetName();

      if ($name == NULL)

          $name = "null";

 

      fwrite($logFileHandle, "Spatial Context Name: "$name"n");

      $description = $spatialContextReader->GetDescription();

      if ($description == NULL)

          $description = "null";

 

      fwrite($logFileHandle, "Description: "$description"n");

      $coordSysName = $spatialContextReader->GetCoordinateSystem();

      if ($coordSysName == NULL)

          $coordSysName = "null";

 

      fwrite($logFileHandle, "Coordinate System Name: "$coordSysName"n");

      $coordSysWkt = $spatialContextReader->GetCoordinateSystemWkt();

      if ($coordSysWkt == NULL)

          $coordSysWkt = "null";

 

      fwrite($logFileHandle, "Coordinate System WKT: "$coordSysWkt"n");

      $extentType = $spatialContextReader->GetExtentType();

      fwrite($logFileHandle, "Extent Type: " . printExtentType($extentType) . "n");

      $extentByteReader = $spatialContextReader->GetExtent();

      if ($extentByteReader == NULL)

      {

         fwrite($logFileHandle,

"MgSpatialContextReader::GetExtent() returned a NULL objectn");

      }

      else

      {

         $extentGeometry = $agfReaderWriter->Read($extentByteReader);

         printAGeometry($extentGeometry);

      }

      $XYTolerance = $spatialContextReader->GetXYTolerance();

      fwrite($logFileHandle, "XY Tolerance: $XYTolerancen");

      $ZTolerance = $spatialContextReader->GetZTolerance();

      fwrite($logFileHandle, "Z Tolerance: $ZTolerancen");

      $isActive = $spatialContextReader->IsActive();

      fwrite($logFileHandle, "Is Active: " . prtBool($isActive) . "n");

   }

}

?>

<think> 我们被要求根据提供的引用材料来定义上下文切换。引用材料中提供了上下文切换的定义和分类,我们需要从中提取关键信息并组织成清晰的定义。 根据引用[1]: - 上下文切换从切换者的角度上可以分为三类:1. 进程上下文切换、2. 线程上下文切换、3. 中断上下文切换。 - 上下文切换需要保存和恢复状态(如寄存器、程序计数器等)。 - 进程上下文切换:每个进程有独立的虚拟内存、寄存器、程序计数器等,切换代价昂贵。 - 线程上下文切换:同一进程内的线程共享虚拟内存,只需切换私有数据(如寄存器、栈等)。 - 中断上下文切换:中断处理会打断当前进程,保存其状态,中断处理完后恢复。 引用[2]强调上下文切换需要避免,因为尽管成本绝对值下降,但主要是由于CPU速度提高,而切换本身效率提升不大。 引用[3]提供了更多细节: - 上下文(context)就是一个环境。 - 进程上下文包括用户级上下文、寄存器上下文和系统级上下文。 - 上下文切换(从内核角度看)包括切换虚拟内存和切换处理器。 引用[4]指出上下文切换虽然让多线程共享CPU成为可能,但有成本:保存和恢复状态需要时间,频繁切换会导致性能下降和缓存失效。 因此,我们可以将上下文切换定义为: > 上下文切换是操作系统在切换执行任务(如进程、线程或中断处理程序)时,保存当前任务的状态(包括寄存器、程序计数器、内存映射等)并恢复新任务状态的过程。这一过程使CPU能够轮流执行多个任务,但会带来性能开销。 接下来,我们按照引用材料将上下文切换分为三类进行详细说明: 1. **进程上下文切换**:切换不同进程时,需要切换虚拟内存空间(包括堆栈等)、寄存器、程序计数器等,开销最大。 2. **线程上下文切换**:同一进程内的线程切换,由于共享虚拟内存,只需切换线程私有数据(如寄存器、栈指针等),开销较小。 3. **中断上下文切换**:硬件中断发生时,打断当前进程,保存其状态,执行中断处理程序后恢复。中断处理要求快速,不能睡眠或执行耗时操作。 最后,我们总结上下文切换的影响:虽然必要,但频繁切换会导致CPU时间浪费在状态保存和恢复上,减少任务实际执行时间,并可能引起缓存失效。 生成相关问题: 1. 上下文切换的具体步骤是什么? 2. 如何减少上下文切换的开销? 3. 进程上下文切换和线程上下文切换的主要区别是什么? 注意:在回答中引用材料时,在相关句子末尾添加引用标识,例如:[^1]。 </think>### 上下文切换的定义 **上下文切换(Context Switch)** 是操作系统在切换运行任务时,保存当前任务状态并恢复新任务状态的过程。核心目的是实现多任务并发执行,其本质是**处理器执行环境的动态切换**[^1][^3]。以下是关键定义要素: 1. **核心机制** 当CPU需要切换执行任务(进程/线程/中断)时: - **保存状态**:将当前任务的寄存器值、程序计数器(PC)、内存映射表(页表)、堆栈指针等状态信息存入内存 - **加载新状态**:从内存恢复下一个任务的完整执行环境 - **切换特权级**:可能伴随用户态⇄内核态切换(通过系统调用实现)[^1][^3] 2. **数学描述** 设任务状态为 $S = \\{R, M, P\\}$,其中: - $R$ = 寄存器集合 - $M$ = 内存映射状态 - $P$ = 程序计数器 上下文切换即执行函数: $$ \text{switch}(S_{\text{current}}, S_{\text{next}}) = \text{save}(S_{\text{current}}) \rightarrow \text{load}(S_{\text{next}}) $$ 3. **分类(根据切换对象)**[^1][^3] | **类型** | **切换内容** | **开销** | |----------------------|-----------------------------------------------------------------------------|------------------| | **进程上下文切换** | 完整虚拟内存空间+寄存器+内核栈 | 最高(微秒级)[^1] | | **线程上下文切换** | 仅线程私有数据(寄存器+栈),共享进程内存空间 | 中等 | | **中断上下文切换** | 最小化状态保存(仅必要寄存器),无用户空间切换 | 最低 | 4. **与系统调用的区别**[^1] - **系统调用**:同一进程内用户态→内核态切换,**无需完整状态保存**(仅保存指令位置) - **上下文切换**:涉及**不同任务间的完整状态切换**,需要保存/恢复全部寄存器及内存环境 5. **性能影响**[^1][^2][^4] - **时间开销**:每次切换消耗数十纳秒~数微秒CPU时间 - **间接损耗**: - 缓存失效(Cache Invalidation):切换后CPU缓存需重新加载 - 调度延迟(Scheduling Latency):频繁切换减少任务有效执行时间 - **设计原则**:操作系统需**最小化不必要切换**[^2] ### 关键技术点图解 ```plaintext +----------------+ 保存状态 +---------------+ | 运行中任务A | ---------------> | 状态存储区 | | (寄存器/PC/页表)| <--------------- | (内存) | +----------------+ 加载状态 +---------------+ ↑ | 调度器触发 ↓ +----------------+ | 待运行任务B | | (状态待恢复) | +----------------+ ```
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