JAVA程序员需要了解的计算机底层知识（3）

程序、进程、线程、纤程

进程和线程：

举个例子，QQ是一个程序，在我们双击它的时候，OS会把它读入内存中（分配一块内存空间），当然也可以启动多个QQ，每一个QQ都是一个进程，都会被分配一块独立的内存空间，CPU开始读取内存中进程的指令，从进程里面的main函数所在的线程开始读取，在main下面会有很多的子线程，CPU会按照一定方式读取这些子线程。

线程共享进程的内部空间，线程没有自己的独立空间。

所以总结：进程是OS分配资源的基本单元，线程是执行调度的基本单位。所谓分配资源就是指分配内存空间，线程调度执行。

另外，线程在linux中的实现：
就是一个普通的进程，只不过这个进程和其他进程共享资源（内存空间，全局数据等 …）
其他的系统都有各自的所谓的LWP的实现 Light Weight Process
高层面的理解: 一个进程中不同的执行路线。

内核线程：是OS启动后 内核自己启动的线程，只有内核能运行，比如计时，比如定期清理垃圾。

纤程：

纤程可以理解为是 线程 的 线程。

正常来说JVM中创建一个线程Thread，需要对应操作系统内核中的一个线程（重量级线程 内核中需要起一个线程和thread对应），需要先从用户态转向内核态，在内核中申请各种各样的资源，再从内核态转回用户态，线程才能够实现。 纤程就是在Thread（重量级线程）内部分成不同的分支（线程中的线程），纤程并不对应着内核的线程，而是在JVM的层级去调度它，纤程是运行在用户空间的，而thread是对应在内核空间的。
（在我理解就是线程池对应的任务 stack，但是其实并不是，java语言并不支持线程，但是可以引入Quaser库进行支持，但是并不成熟）

纤程vs线程池：很短的计算任务，并不需要和内核打交道，并发量高。

优势：
1.占用资源少，OS线程 1M ，fiber 4K，
2.切换简单
3.启动多个10W+

僵尸进程

PCB数据结构：
一个进程在linux内部有一个数据结构，这个数据结构是PCB (process control block), 每一个进程都跟着一个PCB，内核维护这个进程就是PCB数据结构，PCB里面有的记录自己和别人共享一块内存空间，有的记录着自己拥有独立的内存空间。

进程的创建过程：
在进程创建的过程中，会调用系统函数fork()函数，fork()函数会调用clone()函数克隆一个线程。 再之后调用exec()函数运行这个进程。 被clone()的进程叫父进程，新的进程叫子进程。

僵尸进程的原理：
首先子进程是不能释放自己的PCB的，子进程的PCB是由父进程来维护的，如果子进程死掉了，父进程没有释放子进程的PCB，依然维护着子线程的PCB，那么这个无效的子进程就被称之为 僵尸进程。

孤儿进程

孤儿进程就是父线程死掉了，但是子进程还在运行，这个时候子进程就被称为 孤儿进程。
孤儿进程会被操作系统分配一个固定的进程作为子进程的父进程，新的父进程会维护子进程的PBC。

进程（任务）的调度

进程的调度是由 内核进程调度器 来决定的：
该哪一个进程运行？何时开始？运行多长时间？

linux的调度策略是可以自己设定的。

多任务有两种方式：

1.非抢占式：除非进程主动让出cpu，否则将会一直运行。
2.抢占式：由进程调度器强制开始或者暂停（抢占）某一进程的执行

进程调度的基本概念

进程类型：

	IO密集型，大部分时间用于等待IO。
	CPU密集型 发部分时间用于门头计算。

进程优先级：

	实时进程 > 普通进程 （0-99）
	普通进程的nice值（-20-19）

时间分配：

	linux采用按优先级的CPU时间比
	其他系统多采用按照优先级的时间片

linux默认的调度策略

对于实时进程： 使用sched_fifo和sched_rr两种
对于普通进程： 使用cfs

	其中等级最高的是fifo，这种进程除非他自己让出cpu，否者linux会一直执行它。
	除非等级更高的fifo或rr抢占它。
	rr是指和fifo同级别优先级的进程。
	只有实时进程主动让出或者执行完毕，普通进程才有执行的机会。
	实时进程JVM创建不了，需要C语言来创建

中断

中断可以理解为 是硬件和操作系统的通信机制。硬件通知内核，或者软件通知内核的一个信号。

执行过程：
键盘 -----中断控制器-------cpu--------执行程序-------OS----------中断处理程序（已经写好的一堆处理程序，有处理键盘的，有处理打印机的）-----------------先由OS内核处理（上半场）------------再由应用程序处理（下半场）

中断又分硬中断和软中断

硬中断：

	就是中断程序中关于硬件的通知信号，这个信号会对应一张中断向量表，比如
	1-键盘-处理程序
	2-鼠标-处理程序
	0x80-软件-处理程序 
	.....

软中断：

软中断是关于软件的中断，是一个16进制的 80hex 号 中断，
所有这个号的都是软件的，这个号对应的又有一堆的函数，read()，write() …
等200多个函数。

	用户空间的程序要调用OS内核所提供的那些函数，必须通过软中断向OS
	申请（从用户态带内核态）。

拓展一下网络编程IO

client如果要从server中读取一个数据read()的时候，阻塞 / 非阻塞 其实是指 用户空间read() 一定会调用内核的 read() ，在内核态read()的时候，用户空间的read()还能不能干活？能干活就是非阻塞IO，不能干活就是阻塞IO。

JAVA程序员需要了解的计算机底层知识（2）
如果我有理解不正确的地方，请留言指正。
戏如人生 手打。