《02-javaEE系列---进程》-优快云博客

进程 / 任务

进程就是操作系统提供的一种软件资源。也就是说，进程是系统分配资源的基本单位。

多任务操作系统是当下的主流。
我们现在所用的系统都属于 多任务操作系统 ，同时可以运行多个任务，比如我用着画图板和浏览器，还在使用qq音乐听歌。这些运行中的程序，就可以称为任务，也叫做进程。

当然，也有单任务操作系统，例如“老人机”。单任务操作系统不能后台运行，也就是说：“要想执行另一个程序，就需要先退出前一个程序”。
我们目前使用的智能手机，能够来回切换，其实也是有在后台运行的。

对于多任务操作系统来说，进程的概念就非常重要了。
可以认为，计算机中的每一个进程在运行时，都需要给它分配一定的系统资源。
进程是系统分配资源的基本单位。

进程在系统中是如何管理的呢？

我们操作系统的进程管理，其实就分为两步：

描述：使用类 / 结构体这种方式，把一个实体熟悉给列出来。
再组织：使用一定的数据结构，把这些对象 / 结构体串到一起。

例如，学校要对学生进行统一管理，那么就需要：

先描述：把一个学生的各种属性都给列出来；
再组织：使用一定的数据结构，把所有学生的信息整合到一起。

再细分：

描述

操作系统一般是使用 C/C++ 实现的，例如 Linux，因此就可以使用结构体来表示进程信息，我们给它起个名字，就叫 PCB（进程控制块） 吧。（注意，这里的 PCB 是 Process Control Block，不是你想到的那个）

PCB 是操作系统学科的通用概念（不管在 Windows 上，还是在 Linux 上，都适用）。在 Linux 上，PCB 就是一个 struct task_struct 这样的结构体。

组织

以 Linux 为例，我们使用链表这样的数据结构来把若干个 task_struct（前面讲的 PCB），给串起来的。
当我们看到任务管理器中的进程时，意味着系统内部就在遍历这些链表，并打印每个节点的相关信息。
如果运行一个新的程序，于是就在系统中多出一个进程，多的这个进程就需要构造一个新的 PCB，并添加到链表上。
如果某个运行的程序退出了，操作系统就需要把对应的进程的 PCB 从链表中删除掉，并销毁对应的 PCB 资源。
学过数据结构应该会对这些很清楚。

PCB核心属性

PCB 这个结构体，是一个非常庞大的结构体（有上百个属性），不过这里我们只需要关注一些重要属性。

pid 属性

进程身份标识，通过一个简单的不重复的整数来进行区分的，系统会保证 pid 的唯一性，针对某个进程来操作，就可以通过 pid，pid 一般是从 1 开始累加的。
一般来说 pid 是一个 32 位整数

我们想要结束系统中正在运行的某个进程，就先选中某个进程，然后点击结束任务，此时任务管理器获取你选中的这个进程的 pid，然后调用系统 api，把这个参数（pid）传进去，从而完成结束进程的操作。

为了描述进程使用哪些内存，我们需要引入内存指针的概念：

内存指针

什么是内存指针？
通常是一组，进程在运行过程中需要消耗一些系统资源，其中内存就是一个重要的系统资源。整个系统的内存不是我们决定的，而是操作系统给我们分配的。

可以把内存想象成一个旅馆，这个旅馆里面有很多个房间，所谓的申请内存，就是你跟老板说开一个房间，这时候就是申请到了一个空的房间号（这个房间号是我们不能确定的）。
那么，如果房间没申请，我们能进去嘛？
一方面，你没申请你也进不去，另一方面，你强行破门而入，后果不可预知。

每个进程都必须使用自己申请到的内存
内存指针就是为了描述这个进程都能使用哪些内存。
一个进程润（run）起来时，需要有指令和数据，这些都是要加载到内存中的，进程需要知道哪里是存的指令，哪里是存的数据。

指令和数据是在进程跑起来之前加载的

比如我们双击运行一个 exe 文件，就是运行进程，这个过程中，就是系统先把指令和数据加载到内存中，然后再创建进程，让进程执行。

指令一般不会很大，但是数据是有可能会非常大的，比如一个服务器程序，启动过程至少要消耗 10 分钟，这十分钟里要加载 100GB 的数据到内存中。

虽说需要加载到内存，但是总有断电的时候，那么我们该如何操作呢？这就需要引入 文件描述表 了。

文件描述表

我们的进程经常要访问硬盘，操作系统将硬盘进行了封装，比如 Linux 的 /dev/ 目录下，我们可以找到 nvme0n1，或是 sda、sdb 等。
我们所说的存储器，就是内存加外存，内存断电会丢失数据，其中外存包括不限于，硬盘、软盘、光盘和 U 盘等，断电不会丢失数据。

一个进程想要操作一个文件，就需要先“打开文件”，就是让进程在文件描述符表中分配一个表项（构造一个结构体），表示这个文件的相关信息。
进程是操作系统分配资源的基本单位。内存和外存这些都在 PCB 中体现。

CPU资源

CPU 是最复杂的，一个进程消耗的 cpu 资源，一般都是指 CPU 占用率，每个 CPU 的核心（一个 CPU 可以有多个核心）就好比一个舞台，进程要执行的指令就是演员，演员要上台才能进行表演。
我们在资源管理器所看到的 cpu 的百分数，其实就是你的进程在 CPU 舞台上消耗的时间的百分比。
如果有一个进程把 CPU 吃满（100%）了，就意味着这个进程把 CPU 霸占了。

在一个核心中，同一个时刻，同一个舞台上，只能有一个演员