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一、操作系统（operating system）

操作系统是一组做计算机资源管理的软件的统称，它能够把一个计算机上的所有硬件资源和软件资源都管理好：能够管理好各种硬件资源，让他们很好的相互配合，能够管理好各种软件资源，为每个软件都提供稳定的运行环境

操作系统的内核

操作系统由 内核 和 配套的应用程序 组成：操作系统对硬件、软件的管理都是在内核中完成的

配套的应用程序也是靠内核一些功能作为支撑，举一个例子：

写了这样一个代码：System.out.println("hello world");

这就是一个“应用程序”，这里println需要操作显示器，而显示器是一个硬件设备，应用程序并不能直接操作，所以应用程序会告诉操作系统它要操作显示器，接下来操作系统内核就会给应用程序提供一系列的api（有的api是操作显示器的，有的是响应鼠标键盘的，有的是操作网卡的，这里会调用操作显示器的api）

具体过程：1. 应用程序执行println，调用操作系统内核给应用程序提供的api；2. 操作系统内核里感知到要操作显示器的行为；3. 操作系统通过驱动程序（操作系统和硬件设备之间的接口）找到对应的硬件设备（显示器），并且执行显示字符串的操作

二、进程（Process）

一个程序运行起来，在操作系统中就会出现一个对应的进程，换言之，进程就是程序的一次运行过程

由上图可以看出，操作系统是一个进程一个进程的分配资源的，所以又可以称进程是操作系统分配资源的基本单位

进程控制块（PCB）

一旦进程多了起来，操作系统就会对这些进程进行管理 => 所谓管理就是<先描述，在组织>

描述是通过一些 结构体/类 把进程的核心信息抽象提取出来，在操作系统中是通过PCB这样的结构体来描述进程（假设这里的进程都是单线程←这句话到后面就理解了）的，结构体中包含进程的核心信息

管理是通过数据结构例如线性表、搜索树等将每一个PCB联系起来，方便在管理时进行增删查改

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假如是通过链表将每一个PCB联系起来的，

1.在上图中显示了每一个进程，这就相当于遍历链表的每一个结点，并显示每一个进程

2.创建一个新的进程（双击某个程序）：新的进程创建一个对应的PCB，并添加到链表中

3.销毁某个进程（退出某个程序）：把链表中某个结点删除

PCB中的主要信息

1. pid：进程的 id/标识符

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2. 内存指针：一个进程运行时需要消耗一定的硬件资源，内存就是一个关键的硬件资源，一个程序在运行时，就会将运行该程序的指令和依赖的数据从硬盘加载到内存中，之后，内存指针（这是一组指针，不只有一个）就会告诉操作系统要运行的指令都在内存的哪里，进程依赖的数据都在内存的哪里

此时 test.exe 这个文件就在硬盘中

双击这个程序 => 此时操作系统就会产生一个进程，创建PCB并将PCB加入到内核的链表中

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3. 文件描述符表

一个文件运行的时候，会操作一些文件，通过“顺序表”这样的数据结构，记录下当前这个进程都打开了哪些文件

文件描述符表在未来会再进行详细讲解

4. 进程调度的相关属性

进程调度的属性有：状态、优先级、上下文、记账信息；

什么是进程调度

上图是一个任务管理器的界面，可以看到有很多进程，每一个进程都要执行，但凡要执行就要占用CPU资源，我们的CPU是多核心CPU，每一个核心都可以各自工作、互不影响，但即使如此进程的数量还是远远多于CPU核心的数量，为了让核心更有效率的执行进程，就需要进程调度来负责了

并行与并发

一个核心同一时刻只能执行一个进程，有16个核心，同一时刻就可以同时运行16个进程，这就是并行执行

 虽然一个核心同一时刻只能运行一个进程，但是CPU切换进程的速度极快，比如把总的执行时间分为好几块，每一个时间块都运行一个进程，在极快的切换速度下，站在人的角度就是几个进程同时运行，这就是并发执行

操作系统会按照并行 + 并发的方式执行所有的进程

具体什么时候用什么方式，操作系统的内核都已经管理好了，编写应用程序的时候无法干预，普通用户也感知不到，所以往往会把并行和并发统称为“并发”

进程调度的相关属性

1. 状态

阻塞状态，处于阻塞状态的进程无法在CPU上执行，比如该进程在等待一些IO操作时就会处于阻塞状态（例如scanner.next，如果不输入一些东西，该进程就会一直处于阻塞状态），阻塞状态的相反就是就绪状态

状态这里在未来讲到线程的时候会做更详细的区分

2. 优先级

进程之间也会有优先级，CPU在执行进程时会考虑进程的优先级

不止是进程的执行顺序有优先级，CPU给不同的进程分配的资源也具有优先级，有的进程吃到的CPU资源多，有的少

3. 上下文

进程在CPU执行过程中，会产生很多的“中间结果”，在进程切换出CPU之前，就需要把这些中间结果（CPU的各种寄存器中的值）保存到pcb的上下文里（寄存器 -> 内存），这个操作相当于存档

下次这个进程回到CPU上执行的时候，就需要把之前的存档回复回来（内存 -> 寄存器）

4. 记账信息

延续刚才优先级，操作系统为了避免某个进程一直吃不到CPU资源，就会进行统计，给得到的资源比较少的进程适当的多分配一点

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🙉本篇文章到此结束，接下来将会开启多线程的学习