JavaEE初阶 & 进程与线程初步认识
1. 操作系统简单认识
操作系统简称OS（“operating system”）
其实就是一类软件，主流的有：Windows，Android， iOS…
对硬件，很好的管理
对软件，提供良好且稳定的运行环境
可见，操作系统是硬软联系的必由之路~
而我要讲的其实是它与我们密切相关的功能模块，进程管理
2. 进程（process）
2.1 进程概念
我觉得英文更能表达这个词的含义~
process表示任务的运行过程~
我们常见的【.exe】文件，这是一个可执行程序
我们只要双击一下，在系统之中就开启了一个进程~
双击~
打开任务管理器（登录后~）
开始页面就是搜到~
这些就是此时电脑的一些进程~
2.2 进程管理
进程很多，当然就需要管理~
描述进程：
使用结构体/类，把进程的属性信息表示出来
组织进程：
使用一些数据结构，将结构体/对象，放到一起~
为什么说结构体呢，因为操作系统底层就是由C/C++这种偏底层的语言写的，而这类语言适合进行多进程开发~
不代表偏高层就不适合多进程，比如python多进程的API也是做得很好的~
2.2.1 结构体有哪些属性呢？（部分）
PCB（process control block）
在硬件圈子里就是个板子
在软件里，就是个结构体
pid，进程的id，进程的身份标识（唯一）
内存指针，即当前进程使用的内存是在内存条的哪一部分
描述进程使用了哪些内存资源
文件描述符表，硬件存储的数据，一般以文件形式整理的
进程每次打开一个文件，就有一个文件描述符，那么打开很多文件，就有一组文件描述符。构成一个顺序表：文件描述符表~
描述进程使用了哪些硬盘资源
根据冯诺依曼体系结构，操作系统的重要作用就是“联系”
而进程的这个结构体的这些属性，在联系的时候，尤为重要
进程的运行需要通过操作系统，申请资源
内存，硬盘，CPU等…
所以进程就是操作系统进行资源分配的基本单位~
2.2.2 CPU
中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）
程序的运行，离不开CPU~
程序，相当于一组“二进制指令”的集合~
QQ.exe为例
可以看到，一大堆二进制数，这些就是可以被CPU执行的二进制指令~
查看你得电脑的CPU
在任务管理器就能看到~
CPU有一个概念，核心数
我的是12个内核，16个逻辑处理器
16（逻辑）核心~
即十二个打工仔，逻辑上干了十六个人的活
另一个说法：12核16线程~
为什么不是2的n次方呢
内核分大小核，大核一个顶俩~
而核心数都远小于进程数（上好几百），那么这些“打工仔”，怎么处理这么多进程的~
当然，一些超级CPU（服务器CPU）核心数会很多~
而且，我们平时的体验知道，这些进程都是同时运行的~
那么，我们就要谈谈CPU的核心，是如何打工的~
2.2.3 CPU的核心们，是如何打工的？
并行
同一时刻，两个核心，同时进行两个线程
※ 并发
一个核心，先执行进程1，再执行进程2…
只要速度够快，肉眼感知不到，就认为是这些进程”同时“进行的~
所以，这些CPU打工仔，就是通过并发 + 并行的方式来完成的~
2.2.4 CPU打工仔们，如何有条不紊工作的
重点重点重点：进程调度~
进程状态：
就绪态：进程时刻准备着，随时可以执行
这个就绪态，其实进程就是在运行中
只不过肉眼看不出它的间隔时期
所以也可以说“时时刻刻就绪”，“时时刻刻运行”
阻塞态：进程暂时无法执行
重点就是规划时间表，规划他们什么时候处于什么状态~
进程优先级：
进程的调度可能并不“公平”，即进程优先级调度~
谁先执行，谁后执行，谁更重要，谁时间空间占比多~
进程的上下文：
即，当前进程执行情况的“存档”
进程在离开CPU的时候，“存档”。下次回来的时候，“恢复”，继续执行。
比如关闭QQ，再重新执行的时候，可以继续之前的工作~
当然，每个进程都是独立的上下文，不然就信息错乱了。
这里的“文”指的是，CPU内部一大堆寄存器的值~
寄存器就是个“中介”
报错当前进程的“中间结果”
包括进程现在处在哪条指令~
另外，PCB有一个上下文字段
“存档”：这些寄存器的值就存放在里面~
“读档”：“恢复”的时候，就是把PCB此字段的值还给寄存器
进程的记账信息
统计每个进程，在CPU上执行了多久~
这个记账信息作为调度的参考依据
一些进程对应数据不太好，就进行调度的调整~
2.2.5 PCB在操作系统中的存储
在操作系统中其实就是一个双向链表
创建一个进程，就是多了一个节点
删除一个进程，就是删除节点
遍历一个进程，就是遍历链表
3. 内存分配
内存管理（Memory Manage）
操作系统分配的内存地址，都是“虚拟地址空间”，跟字面意思一样，每个进程访问的内存地址，不是真实的物理的内存地址
如果直接访问内存，挑战“进程之间的稳定性”
即野指针等…
这样设计，每个进程就只能访问自己的虚拟内存地址，而这个独立的空间，通过页表翻译，会被操作系统映射到对应的物理内存空间上~
即使虚拟地址是一样的，但是被页表翻译也会发生不同的映射
进程的”世界“，就这有那一部分虚拟内存空间！
世界观也仅限于此~
自然也不可能影响别的进程的”世界“
出现越界访问，页表无法翻译，直接报错给你个机灵~
这有就不会给真实的物理内存空间有所影响~
大大提升了操作系统的“稳定性”！
通过“隔离性”
4. 进程间通信
进程间通信（Inter Process Communication）
有的时候，进程之间要进行交互与配合~
如果进程没有“隔离性”，那么就进程1直接在进程2的物理内存上，进行修改咯~，这样子做，不好！
进程间通信，本质上就是在“隔离性”前提下，找一个公共区域，让两个进程借助这个公共区域，进行数据交换，即“交互和配合”
当然，这个区域不是“虚拟内存地址”，虚拟内存地址不是公共的~
就相当于，外卖小哥送外卖和我在敲代码是两个线程，我点了外卖，小哥并不是直接过来宿舍喂我，而是放在学校外卖栏这个公共区域，而我去这个公共区域拿外卖吃~
就相当于，操作系统妥协了，虽然进程间必须具有“隔离性”，但是要进行交互，就必须“开一个小口子”~
操作系统在进程通信上有很多实现方式
如，管道，消息队列，共享内存，信号…
本质就是“开小口子”去进行进程间交互~
5. 线程与进程
多进程和多线程编程都能满足“并发编程”的需求~
进行这些编程，就需要有对应“API”
Java是特别鼓励多线程编程的~
为什么Java几乎没有多进程编程呢？
这个原因是个主观原因
制作jdk的大佬们，加入很多多线程API，而多进程几乎没有。
而C/C++，就有很多多进程API~
5.1 进程与线程的浅浅区别
进程，是比较有重量的
创建线程销毁进程，成本高~
调度进程，成本也高~
因为“隔离性”，资源分配，内存规模的比较大，通信…
多进程解决多并发
引入线程概念，是一个更轻量的进程，即轻量级进程
就是在一个进程里，开发出多条线程
这些线程共用同一份空间，同一进程不同线程没有“隔离性“
就相当于，你要搞一个企业，在一栋楼里，开多个房间给打工仔们工作，还是多建一栋楼~
前者耗时少，成本低，员工交互容易~
