进程和进程调度
目录
1.进程的引入
2.进程的概念
3.操作系统如何管理进程
4.PCB
4.1 PCB的理解
4.2 PCB的一些关键属性
5.进程调度
1.进程的引入
进程是操作系统中一个非常重要的概念。先来理解什么是操作系统。
相信大家对于操作系统并不陌生，比如目前常见的操作系统有：Android系统、IOS系统、Windows系统、Linux系统以及鸿蒙系统等。那么，操作系统究竟是什么？
操作系统是一组做计算机资源管理的软件的统称。简单理解它就是一个“大管家”，专门搞管理工作的，并给各种应用程序提供一个稳定的运行环境。这些应用程序在工作过程中，是不会发生相互干扰的，即使某一个应用程序发生一些问题（bug）也不会影响其他应用程序的正常运行。
想要完成这种稳定的运行环境，就需要进程，进程就是专门辛辛苦苦搞工作的“奋斗者”。
2.进程的概念
上面提到，进程就是专门辛辛苦苦搞工作的“奋斗者”。所以，进程就是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，简而言之，就是把进程看作程序的一次运行（或者一个运行起来的程序就是一个进程）。
3.操作系统如何管理进程
进程为什么需要管理？
可以假设有一个班级的学生，学生有各种信息包括学号、姓名、性别、联系方式、家庭住址等等，如果只是十几个学生，班主任可以记住每位同学的信息。但是如果人数很多，班主任就很难记住他们的全部信息，所有这时候就需要管理，通过一些方法保存学生的各种信息。
操作系统也是如此，在现代的计算机中，同一时间跑百八十个进程是非常常见的，所以操作系统就需要对这些进程进行管理。操作系统依靠进程控制块（Process Control Block，PCB）对进程进行管理（关于 PCB 在后文讲）。
所以，操作系统要先描述一个进程是什么样的（就行在Java中描述一个类一样），使用 PCB 描述这个进程的核心属性，然后把通过数据结构把这些进程组织起来，比如 Linux 这样的操作系统就是使用数据结构中的链表把多个 PCB 给连接到一起的，这就创建了一个新的进程。如果要销毁一个进程，对于链表形式就是把这个进程的 PCB 在链表上找到，必然会进行删除即可。最后是查看进程列表，会先遍历链表，取出链表上的每个元素，然后把一些关键信息显示出来。（不同的操作系统连接 PCB 时使用的数据结构不一样，这里只是以 Linux 为例）
4.PCB
4.1 PCB的理解
前文提到 PCB ，PCB 是什么呢？
计算机内部要管理的任何事物，都需要将其抽象成一组有关联的、互为一体的数据。在Java中我们会通过类来描述这一特征。所以，PCB 也是这样的，它可以理解成一个巨大的结构体，里面存放很多种属性，相当于它描述的是一个类的属性。这样，每一个 PCB 对象，其实就代表这一个实实在在的正在运行的程序，也就是进程。
4.2 PCB的一些关键属性
1. PID ：指进程的 id，进程的身份标识符。
2.内存指针：一个 PCB 对象，其实就是一个进程，那么进程需要执行的指令依赖的是什么？在电脑上，每一个应用程序对应一个 .exe 文件，当双击这个文件时，就创建了一个进程，此时操作系统就会把 .exe 中的指令和数据读取出来，加载到内存中，这些指令在运行过程中，依赖的就是数据，所以进程的运行过程中，需要依赖内存资源。
3.文件描述符表：进程运行过程中，是需要和硬盘进行交互的，硬盘上的数据，就是以文件的形式来组织的，而进程在读写文件的时候，就需要进行“打开文件”操作，比如 C语言 上的 “fopen”，每次打开一个文件，就会把这个文件的信息保存到文件描述符表中，表里的每个项，就对应着一个已经打开了的文件。当然，操作系统中，会把很多的资源与抽象成文件来表示，不一定的硬盘，还有可能是网卡等。所以进程的运行，也会依赖硬盘、网卡等资源，同时，进程的运行，它所执行的指令都是依靠 CPU 的，进程也需要消耗 CPU 。
所以，进程是操作系统进行资源分配的基本单位！
4.进程状态
5.进程优先级
6.进程上下文
7.进程记账信息
其中，进程状态、进程优先级、进程上下文、进程记账信息是进程调度的关键组成部分，在下文详细介绍。
5.进程调度
什么是进程调度？进程调度就是操作系统在进程管理过程中，要完成的重要工作。
1.进程状态
进程状态有很多种，但在这里主要介绍两种最经典的，也就是就绪状态和阻塞状态。
（1）就绪状态：进程可以随叫随到，随时到CPU上进行执行，就叫就绪状态
（2）阻塞状态：进程当前不适合到CPU上进行执行，叫做阻塞状态。
比如：你有三个爱好，打篮球、听音乐和敲代码，如果晚上你睡不着并且非常想找一件事情做缓解失眠状态，但是球馆已经关门了，也就是不能打篮球，所以你可以听音乐或者敲代码，也可以同时进行听音乐和敲代码，这个时候，听音乐和敲代码就属于就绪状态，而打篮球就属于阻塞状态。
2.进程优先级
进程并不是单一的，在百八十个进程中，它们占用的CPU资源也不会一样，也就是到CPU上执行的集合不是均等的，所以有一些进程的优先级更高一些，会吃到更多的CPU资源。
比如，在你看来听音乐的爱好大于敲代码，那么你会先选择听音乐。
3.进程上下文
进程上下文是指在进程调度过程中，一个进程执行一次，CPU上的寄存器就会保存当前的运行状态，过了一段时间后，进程回到CPU上执行，是回到上次执行结束的状态。
比如：在以前玩的一些离线小游戏，就是不需要联网也可以玩的，当时就有一个存档的功能，当你要退出游戏的时候，就可以就进行存档，等到下次登录游戏的时候，就会回到上次的存档记录。
4.进程记账信息
进程记账信息就是一个统计功能，统计每个进程在CPU上运行了多久。前面提到进程优先级，在那么多的线程里，可能有一些进程是小透明，但是又不能没有没有这些进程，所以这些线程有一定时间都没有得到CPU资源时，就会给他们分配一些资源。
比如：你一直喜欢听音乐和敲代码，过了一段时间，你发现已经很久没有打篮球了，你就会想着去打篮球。
进程是操作系统进行资源分配的基本单位，是操作系统实现多任务稳定运行的基础，通过合理的资源分配确保系统高效运转。
进程是“重量级的”，有没有“轻量级的呢”？答案肯定是有的，线程就是“轻量级”。线程是什么呢？，欲知后事如何，且听下回分解！