進(jìn)程與線程

「進(jìn)程」是操作系統(tǒng)中正在運(yùn)行的程序的實(shí)例。每個進(jìn)程都有自己的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，并且可以獨(dú)立地執(zhí)行指令。進(jìn)程可以包含一個或多個線程，線程是進(jìn)程中的執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的任務(wù)。

在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是資源分配的基本單位。操作系統(tǒng)通過調(diào)度算法來管理和控制進(jìn)程的執(zhí)行順序，以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程之間可以通過進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和協(xié)作。

每個進(jìn)程都有一個唯一的進(jìn)程標(biāo)識符（PID），用于在操作系統(tǒng)中標(biāo)識和管理進(jìn)程。進(jìn)程可以處于不同的狀態(tài)，如運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)、阻塞態(tài)等，根據(jù)進(jìn)程的狀態(tài)和優(yōu)先級，操作系統(tǒng)會進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度和管理。

進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是動態(tài)的，可以根據(jù)需要動態(tài)地創(chuàng)建和銷毀進(jìn)程。進(jìn)程可以通過fork()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建子進(jìn)程，子進(jìn)程會繼承父進(jìn)程的代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧等資源，然后可以通過exec()系統(tǒng)調(diào)用加載新的程序代碼。進(jìn)程可以通過exit()系統(tǒng)調(diào)用主動終止自己，也可以被操作系統(tǒng)強(qiáng)制終止。

進(jìn)程是操作系統(tǒng)中正在運(yùn)行的程序的實(shí)例，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程可以獨(dú)立地執(zhí)行指令，可以包含多個線程，可以通過進(jìn)程間通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和協(xié)作。進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是動態(tài)的，可以根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)管理。

「線程」是操作系統(tǒng)中最小的執(zhí)行單位，是進(jìn)程中的一個實(shí)體。一個進(jìn)程可以包含多個線程，這些線程共享進(jìn)程的資源，但每個線程有自己的獨(dú)立執(zhí)行路徑。

線程可以并發(fā)執(zhí)行，可以同時執(zhí)行多個任務(wù)，提高了程序的執(zhí)行效率。線程之間可以通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信，可以共享進(jìn)程的資源，如文件句柄、全局變量等。

線程有以下特點(diǎn)：

• 線程之間的切換開銷小，執(zhí)行效率高。
• 線程之間可以共享進(jìn)程的資源，但也需要注意資源的同步和互斥問題。
• 線程之間可以并發(fā)執(zhí)行，提高了程序的響應(yīng)速度和并發(fā)性。

線程在編程中的應(yīng)用非常廣泛，可以用于并發(fā)處理、多任務(wù)處理、圖形界面等場景。在多核處理器上，多線程可以充分利用多核資源，提高程序的性能。

在編寫多線程程序時，需要注意線程的同步和互斥問題，避免出現(xiàn)競態(tài)條件和死鎖等問題。常用的線程同步機(jī)制包括互斥鎖、條件變量、信號量等。

線程是操作系統(tǒng)中的最小執(zhí)行單位，可以并發(fā)執(zhí)行多個任務(wù)，提高程序的執(zhí)行效率和并發(fā)性。在編程中，合理使用線程可以充分利用計(jì)算資源，提高程序的性能。

進(jìn)程優(yōu)先級

進(jìn)程優(yōu)先級是操作系統(tǒng)中用于確定進(jìn)程調(diào)度順序的一個重要概念。每個進(jìn)程都被賦予一個優(yōu)先級，優(yōu)先級越高的進(jìn)程在競爭CPU資源時被調(diào)度的概率也越高。

操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級來決定哪個進(jìn)程先執(zhí)行，哪個進(jìn)程后執(zhí)行。常見的進(jìn)程優(yōu)先級有以下幾種：

1. 實(shí)時優(yōu)先級：用于實(shí)時系統(tǒng)，如嵌入式系統(tǒng)。實(shí)時優(yōu)先級較高的進(jìn)程具有更高的響應(yīng)性能，能夠及時處理實(shí)時任務(wù)。
2. 高優(yōu)先級：用于需要快速響應(yīng)的任務(wù)，如交互式應(yīng)用程序。高優(yōu)先級的進(jìn)程會被盡快調(diào)度執(zhí)行，以提供更好的用戶體驗(yàn)。
3. 正常優(yōu)先級：大多數(shù)進(jìn)程都屬于正常優(yōu)先級。操作系統(tǒng)會根據(jù)調(diào)度算法來平衡正常優(yōu)先級進(jìn)程的執(zhí)行順序。
4. 低優(yōu)先級：用于一些后臺任務(wù)，如系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)備份等。低優(yōu)先級的進(jìn)程會被相對較少地調(diào)度執(zhí)行，以免影響其他重要任務(wù)的執(zhí)行。

進(jìn)程優(yōu)先級的設(shè)定可以通過操作系統(tǒng)提供的調(diào)度策略進(jìn)行調(diào)整。不同的操作系統(tǒng)可能有不同的調(diào)度策略和優(yōu)先級范圍。在Linux系統(tǒng)中，可以使用nice命令來調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級，較小的nice值表示較高的優(yōu)先級。在Android系統(tǒng)中，可通過adb直接修改某個進(jìn)程的nice值:[renice prio pid]。

進(jìn)程優(yōu)先級是操作系統(tǒng)中用于確定進(jìn)程調(diào)度順序的一種機(jī)制，通過設(shè)定不同的優(yōu)先級，可以合理分配CPU資源，提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能和效率。

Android進(jìn)程優(yōu)先級

Android中的進(jìn)程大致可以分為以下幾種：

1. 前臺進(jìn)程（Foreground Process）：這是最高優(yōu)先級的進(jìn)程，通常是用戶當(dāng)前正在交互的應(yīng)用程序所在的進(jìn)程。前臺進(jìn)程會持有用戶界面，并且會立即響應(yīng)用戶的交互操作。
2. 可見進(jìn)程（Visible Process）：可見進(jìn)程是指雖然不在前臺，但是仍然對用戶可見的進(jìn)程。例如，一個Activity被另一個Activity部分遮擋時，被遮擋的Activity所在的進(jìn)程就是可見進(jìn)程?？梢娺M(jìn)程的優(yōu)先級較高，但比前臺進(jìn)程低。
3. 服務(wù)進(jìn)程（Service Process）：服務(wù)進(jìn)程是指正在運(yùn)行服務(wù)組件的進(jìn)程。服務(wù)進(jìn)程沒有用戶界面，但是在后臺執(zhí)行一些長時間運(yùn)行的任務(wù)，例如播放音樂、下載文件等。服務(wù)進(jìn)程的優(yōu)先級較低。
4. 后臺進(jìn)程（Background Process）：后臺進(jìn)程是指沒有用戶界面且不執(zhí)行任何可見組件的進(jìn)程。后臺進(jìn)程的優(yōu)先級較低，系統(tǒng)會根據(jù)內(nèi)存使用情況來決定是否終止后臺進(jìn)程。
5. 空進(jìn)程（Empty Process）：空進(jìn)程是指沒有任何活動組件的進(jìn)程?？者M(jìn)程的優(yōu)先級最低，系統(tǒng)會在內(nèi)存不足時優(yōu)先終止空進(jìn)程。

在Android系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級調(diào)度是由系統(tǒng)自動完成的，開發(fā)者無法直接控制。Android系統(tǒng)會根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級來進(jìn)行資源分配和管理，以保證前臺進(jìn)程和可見進(jìn)程能夠獲得更多的系統(tǒng)資源，提供更好的用戶體驗(yàn)。

Kernel調(diào)度策略

在操作系統(tǒng)中，Kernel調(diào)度策略是指操作系統(tǒng)內(nèi)核對于進(jìn)程或線程的調(diào)度方式和算法。調(diào)度策略的選擇對于系統(tǒng)的性能和響應(yīng)時間有著重要的影響。

常見的Kernel調(diào)度策略包括：

1. 先來先服務(wù)（FCFS）：按照進(jìn)程或線程的到達(dá)順序進(jìn)行調(diào)度，即先到先服務(wù)。這種策略簡單直觀，但可能導(dǎo)致長作業(yè)等待時間過長，影響系統(tǒng)的響應(yīng)性能。
2. 最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）：選擇估計(jì)運(yùn)行時間最短的進(jìn)程或線程進(jìn)行調(diào)度。這種策略可以最大程度地減少平均等待時間，但需要準(zhǔn)確估計(jì)每個進(jìn)程或線程的運(yùn)行時間。
3. 優(yōu)先級調(diào)度：為每個進(jìn)程或線程分配一個優(yōu)先級，根據(jù)優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。靜態(tài)優(yōu)先級由系統(tǒng)管理員或用戶指定，而動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進(jìn)程或線程的行為和狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
4. 時間片輪轉(zhuǎn)（Round Robin）：將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進(jìn)程或線程按照時間片輪流使用CPU。這種策略可以保證公平性，但可能導(dǎo)致上下文切換頻繁，影響系統(tǒng)性能。
5. 多級反饋隊(duì)列調(diào)度：將進(jìn)程或線程劃分為多個隊(duì)列，每個隊(duì)列具有不同的優(yōu)先級和時間片大小。進(jìn)程或線程在隊(duì)列之間進(jìn)行調(diào)度，根據(jù)優(yōu)先級和時間片大小進(jìn)行調(diào)度。這種策略可以兼顧響應(yīng)時間和吞吐量。

在Android系統(tǒng)中，采用了CFS（Completely Fair Scheduler）調(diào)度算法作為默認(rèn)的調(diào)度策略。

CFS調(diào)度算法是一種基于紅黑樹的時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。它通過維護(hù)一個紅黑樹來管理所有的進(jìn)程，每個進(jìn)程都有一個虛擬運(yùn)行時間（virtual runtime）來衡量其執(zhí)行時間。CFS調(diào)度算法的目標(biāo)是盡量保證所有進(jìn)程的公平性，即每個進(jìn)程都能夠公平地獲得CPU資源。

CFS調(diào)度算法的主要特點(diǎn)包括：

1. 公平性：CFS調(diào)度算法通過動態(tài)調(diào)整進(jìn)程的虛擬運(yùn)行時間，使得每個進(jìn)程都能夠公平地獲得CPU資源。
2. 精確度：CFS調(diào)度算法使用紅黑樹來管理進(jìn)程，能夠精確地計(jì)算每個進(jìn)程的虛擬運(yùn)行時間。
3. 低延遲：CFS調(diào)度算法通過使用紅黑樹來管理進(jìn)程，能夠快速地找到下一個需要執(zhí)行的進(jìn)程，從而降低調(diào)度延遲。

Android系統(tǒng)的Kernel調(diào)度策略采用了CFS調(diào)度算法，通過維護(hù)紅黑樹來管理進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)公平性、精確度和低延遲的目標(biāo)。