并发编程
一、操作系统发展史
- 穿孔卡片
- 读取数据速度特别慢
- CPU的利用率极低
- 单用户（一份代码）使用
- 批处理
- 读取速度特别慢
- CPU利用率极低
- 联机（多份代码）使用
- 效率还是很低
- 脱机批处理（现代操作系统的设计原理）
- 读取数据速度提高
- CPU的利用率提高
二、多道技术
多道技术指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如CPU）的有序调度问题
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单道
- 一条路走到黑，比如：a，b两个程序需要使用CPU，a先试用，b等待a使用完毕后，b才能使用CPU
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多道
- 比如：a，b两个程序需要使用CPU，a先使用，b等待a，直到a进入"IO或执行时间过长"，a会（切换+保存状态），然后b可以使用CPU，待b执行遇到"IO或执行时间过长"，再将CPU执行权限交给a，直到两个程序结束
- 解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用
- 空间上的复用
- 将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样，同一时间内存中就有了多道程序 （多个程序使用一个CPU）
- 时间上的复用
- 当一个程序在等待I/O时，另一个程序可以使用CPU
- 当执行程序遇到IO时，操作系统会将CPU的执行权限剥夺
- 优点：CPU的执行效率提高
- 当执行程序执行时间过长时，操作系统会将CPU的执行权限剥夺
- 缺点：程序的执行效率低
三、进程
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进程：正在进行的一个过程或者一个任务。是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统的基础
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进程与程序
- 程序：一堆代码文件
- 进程：执行代码的过程，称之为进程
这里有一个比喻：
想象一个Tom猫正在给他的宿敌Jerry做奶油蛋糕
他有做奶油蛋糕的食谱及所需的所有原料：面粉、鸡蛋、奶油等
在这个比喻中：
- 做蛋糕的食谱就是程序
- Tom猫就是处理器（CPU）
- 而做蛋糕的各种原料就是输入数据
- 进程就是Tom猫阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和
现在假设Tom猫的主人站在门外需要Tom取开门
Tom想了想，给主人开门的任务比给Jerry做蛋糕的任务更重要，于是Tom立马记下照着食谱做到第几步（保存进程的当前状态），然后跑去给主人开门。这里，我们看到处理器从一个进程（做蛋糕）切换到另一个高级优先级的进程（开门），每个进程拥有各自的程序（食谱和开锁），开门之后，Tom又回来从他离开时的那一步继续做蛋糕
四、进程调度
要想多个进程交替运行，操作系统必须对这些进程进行调度，这个调度也不是随机进行的，而是需要遵循一定的法则，由此就有了程序的调度算法
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先来先服务调度算法
- 比如程序，a，b，若a先来，则让a先服务，待a服务完毕后，b再服务
- 缺点：执行效率低
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短作业优先调度算法
- 是指对短作业或短进程优先调度的算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度（执行时间越短，则先去调度）
- 缺点：对长作业不利；不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理；作业的长短只是被估算出来的。
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时间片轮转法
- 比如同时有10个进程需要执行，操作系统会给10秒，然后时间片轮转法会将10秒分称10等分
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多级反馈队列
- 1级队列：优先级最高，先执行此队列中程序
- 2级队列：优先级以此类推
- 3级队列
现代操作系统的进程调度算法：时间片乱转法+多级反馈队列