系统_Java

文章目录

1 进程、线程

1.1 区别1.2 绝妙例子——说明进程线程关系及特性（进程-火车，线程-车厢）1.3 进程、线程状态补充：sleep wait join yield区别1.4 进程、线程的同步1.5 进程、线程的死锁 2 IO多路复用

2.1 select、poll、epoll 复用方式2.2 epoll 机制底层数据结构，为什么能够做到O(1)复杂度（`待补充`） 3 Linux 常用命令4 常见调度算法

1 进程、线程

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1.1 区别

进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位

一个程序中至少有一个进程，而一个进程中至少有一个线程

浏览器是多进程的，渲染进程是多线程的

进程是运行中的程序，线程是进程内部的一个执行序列

进程资源独占，线程资源共享；

1.2 绝妙例子——说明进程线程关系及特性（进程-火车，线程-车厢）

来源：知乎

线程在进程下行进：单纯的车厢无法运行

一个进程可以包含多个线程：一辆火车可以有多个车厢

不同进程间数据很难共享，同一进程下不同线程间数据很易共享：一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车，比如站点换乘，A车厢换到B车厢很容易

进程要比线程消耗更多的计算机资源：采用多列火车相比多个车厢更耗资源

进程间不会相互影响，一个线程挂掉大多数时候将导致整个进程挂掉

一列火车出事故不会影响到另外一列火车

但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了，很可能将影响到所有车厢
例外情况：java中一个线程爆栈了或者OOM（Out Of Memory，内存溢出）了，其他线程不会受影响。例如坐票车厢特别拥挤，但不会影响到卧铺车厢

进程可以拓展到多机，线程最多适合多核：不同火车可以开在多个轨道上，同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上

一个进程上的多个线程，在多核处理器系统中能并行执行：一个列车上的多个车厢的事务可以由多位乘务员（多核）同时进行处理

进程使用的内存地址可以上锁，即一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。（比如火车上的洗手间）－"互斥锁"

进程使用的内存地址可以限定使用量：比如火车上的餐厅，最多只允许多少人进入，如果满了需要在门口等，等有人出来了才能进去－“信号量”

1.3 进程、线程状态

5大线程状态

所有函数：
start()-开始 yield()-让步 resume()：重新开始 notify()：通知 suspend()：挂起、延缓 synchronized()：同步

1、新建状态：新创建一个线程对象。

2、就绪状态（start、yield）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start() 方法。该状态的线程位于“可运行的线程池”中，变得可运行，只等待获取CPU的使用权。即在就绪状态的进程除了CPU之外，其他的运行所需资源都已全部获得。

3、运行状态：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4、阻塞状态（join）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

5、死亡状态：线程执行完了或者因异常退出了 run() 方法，该线程结束生命周期。

3大进程状态

1、就绪态：进程已经具备运行条件，但是CPU还没有分配过来。

2、运行态：进程占用CPU，并在CPU上运行。

3、阻塞态：进程因等待某件事发生而暂时不能运行

补充：sleep wait join yield区别

sleep：Thread类的方法，让出cpu调度，不释放锁，调用后进入阻塞态yield：Thread类的方法，让出cpu调度，让同优先级的线程有执行的机会，如果没有则立刻继续执行。调用后进入可运行态wait：Object类的方法，让出cpu调度，释放锁，调用后进入休眠态（notify / interrupt()后进入阻塞态）join：特殊的wait，让出cpu调度，释放锁，调用后进入阻塞态，当前运行线程调用另一个线程的join方法，当前线程进入阻塞状态直到另一个线程运行结束再继续执行。 1.4 进程、线程的同步

进程同步：信号量、管程、消息传递

1、信号量：用于进程间传递信号的一个整数值。两个或多个进程可以通过简单的信号进行合作，一个进程可以被迫在某一位置停止，直到它接收到一个特定的信号。

在信号量上只有三种操作可以进行：初始化，P操作和V操作，P操作(递减操作)可以用于阻塞一个进程，V操作(增加操作)可以用于解除阻塞一个进程。

2、管程（只允许一个线程进入）：管程是由一个或多个过程、一个初始化序列和局部数据组成的软件模块，原理如下：

局部数据变量只能被管程的过程访问，任何外部过程都不能访问。一个进程通过调用管程的一个过程进入管程。在任何时候，只能有一个进程在管程中执行，调用管程的任何其他进程都被阻塞，以等待管程可用。

3、消息传递（生产者-消费者）：进程间进程消息传递所需要的最小操作

一个进程以消息的形式给另一个指定的目标进程发送消息；进程通过执行receive原语接收消息，receive原语中指明发送消息的源进程和消息。

线程同步：互斥量、信号量、事件、临界区
两个或多个共享关键资源的线程的并发执行。应该同步线程以避免关键的资源使用冲突。

互斥量(Mutex)：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。比如Java中的synchronized关键词和各种Lock 都是这种机制。

信号量(Semphares) ：它允许同一时刻多个线程访问同一资源，但是需要控制同一时刻访问此资源的最大线程数量

事件(Event) ：通过通知操作的方式来保持多线程同步，还可以方便的实现多线程优先级的比较操作

临界区（Critical Section）：保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后，其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

1.5 进程、线程的死锁

一组竞争系统资源或相互通信的进程相互的永久阻塞

进程 / 线程产生死锁的四个必要条件（须同时满足）：

（1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

（2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

（3）不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能被强行剥夺。

（4）循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

解读：东西一次只能一个人用(1)，大家排队排成一圈(4)，不插队(3)，不离队(2)

解决死锁的四种方式

鸵鸟策略：不采取任务措施。因为解决死锁问题的代价很高，因此鸵鸟策略这种不采取任务措施的方案会获得更高的性能。

死锁检测与死锁恢复：检测主要是查看当前是否出现了环路等待；恢复可以通过杀死进程或者利用回滚

死锁预防：在程序运行之前破坏发生死锁的条件，预防发生死锁
比如说破坏环路等待：可以给资源统一编号，进程只能按编号顺序来请求资源。

死锁避免：使用银行家算法，假设给进程分配资源，看能不能找到一个安全序列，如果系统处于不安全状态，不一定会发生死锁；但是死锁时，系统一定处于不安全状态

2 IO多路复用 2.1 select、poll、epoll 复用方式

select==>时间复杂度O(n)
它仅仅知道了，有I/O事件发生了，却并不知道是哪那几个流（可能有一个，多个，甚至全部），我们只能无差别轮询所有流，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以select具有O(n)的无差别轮询复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。

poll==>时间复杂度O(n)
poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的.

epoll==>时间复杂度O(1)
epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）

select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。 2.2 epoll 机制底层数据结构，为什么能够做到O(1)复杂度（待补充）

3 Linux 常用命令

目录切换 cd目录查看 ls [-al]目录操作【增，删，改，查】

创建目录【增】 mkdir
删除目录或文件【删】rm
目录修改【改】mv 和 cp
搜索目录【查】find

4 常见调度算法

系统

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