操作系统查漏补缺

进程的描述与控制

进程的描述

定义：程序+PCB（进程控制块）+数据集合，是系统资源分配的最小单位。
目的：为了使程序并发执行，并能对其加以描述和控制。
特征：动态性、并发性、独立性、异步性。
三种基本状态：就绪态、运行态、阻塞态

        进程的同步

同步方式：临界区、互斥区、信号量、事件、管程
临界区：在每个进程中访问临界资源的代码称为临界区；在进入临界区之前，对临界资源进行观察，观察是否被访问。
管程：java虚拟机的方法级和方法内部的同步就使用了管程。  定义：定义了个数据结构和能为并发进程在该数据结构上的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。即 管程是OOP的思想，将临界资源抽象为一组数据结构；将对资源的操作抽象为一个方法。
管程和进程的区别：（1）管程是共享数据结构，如消息队列；进程是私有的；（2）管程是为了解决共享资源互斥问题，进程是为了实现系统的并发性。（3）管程是被动工作，即进程进入管程访问临界区资源；进程是主动工作。（4）进程拥有动态性和并发性，而管程则没有。
同步遵循的规则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
出现死锁的情况：必须同时满足四条，互斥条件、请求与保持、循环等待、不可剥夺资源
避免死锁的算法：银行家算法+安全性算法
进程通信方式

主要有四大类：共享存储区、管道通信、消息传递、客户-服务器模型
管道：用于连接一个写进程-读进程的并实现它们之间的通信的文件，又名pipe。提供互斥、同步以及确认对方是否存在。
C/S模型，最核心的就是套接字。基于文件型的套接字类似于管道，基于网络的套接字就和平常我们说的一致。
   

线程相关

定义：系统调度和分配的最小单位
目的：和进程类似，为了OS有更好的并发性。
和进程的区别：（1）进程是最小的可拥有资源的独立单位，换言之，线程并没有独立的资源。（2）并发性：进程之间能并发执行；同一进程的多个线程也能并发执行。（3）切换：进程在切换时消耗的资源大于线程；但一个进程崩溃不会影响其他进程；而一个线程崩溃则隶属于的整个进程拉闸。（4）独立性：进程拥有自己的PCB数据结构，是独立的；而线程是共享进程的资源，谈不上什么独立性。
线程的实现方式：（1）内核态线程  （2）用户态线程 （3）二者混用
java线程间通信方式：线程不独立占有资源，所以线程间进行通信主要就是为了同步（1）互斥锁 （2）信号量 （3）对于读写进程单向的管道 （4）wait/notify （5）临界区也算上一个吧

调度算法

先来先服务（FCFS）：最简单的，顾名思义，哪个进程先到就先服务哪个。
短作业优先（SJF）：属于优先级调度算法的一种，以作业长度为优先级判定。 缺点：（1）对长作业非常不利 （2）人机无法进行交互 （3）没有考虑每个作业的紧迫程度
高响应比优先：结合了FCFS和SJF，本质上你我觉得还是优先级算法。

进程调度
进程调度的任务：（1）保存CPU当前的现场信息，如程序计数器、通用寄存器中的内容，将断点信息保存到PCB中。（2）选取下一个执行的进程，改为运行态 （3）将CPU分配给进程，并让其从上次断点处开始运行，把断点信息装入寄存器中。
组成部分：（1）排队器 （2）分配器 （3）上下文切换器 
调度方式：（1）协同式  （2）抢占式
抢占式调度：（1）RR时间片轮转 （2）优先级调度算法 （3）多级反馈队列调度算法
内存分区分配方式

单一连续分配
固定分区分配
动态分区分配（可变分区分配）：（1）基于顺序搜索分配算法 （2）基于索引分配算法

基于顺序搜索：（1）首次适应算法 （2）循环首次 （3）最佳适应算法 （4）最坏适应算法 
首次适应算法（FF）:从可分配内存的链首开始寻找，找到一个可以用的内存空间，装进去，OK。  缺点：大量碎片
循环首次：不是从链首了，而是从上一次找到的空闲分区的下一个开始。
最佳适应：找到一个和需要内存大小相近的空间，装进去。  缺点：大量碎片
最坏适应：找最大的内存空间，寅吃卯粮。   优点：查找效率高，碎片少。
基于索引分配：（1）快速适应 （2）伙伴系统 （3）哈希算法
动态可重定位分配：（1）相对于动态分区分配多一个“紧凑”，即碎片整理功能。

页面置换算法

最佳置换算法：这个东西实际应用中实现不了，但是可以作为一个检验性能的标杆。核心就是，观察已经存入的内存页面，将最长时间（未来）不再访问的页面换出。而实际应用中，我们明显无法预测到未来，到底是个什么情况。
先进先出FIFO：啥都有它，不介绍了
最近最久未使用置换算法LRU：顾名思义，就是将内存中最近最久没有使用的页面置换出去。   操作系统中实现它使用了寄存器和栈，这个栈很精髓，编程实现的话要用这个。用栈保存当前使用各个页面的页号，每当进程访问某页面 的时候，便将该页面的页号从栈中移除并压入栈顶，因此，栈顶始终是最新被访问页面的页号，栈底是最久未使用的页号。