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合肥达内IT培训Java编程多进程与多核心调度方法

发布：合肥达内软件培训
来源：互联网
时间：2023-05-16 09:27

我们在前几期的文章中给大家简单介绍了Java编程开发程序员需要掌握的一些基础知识等内容，而本文我们就继续来学习一下，Java编程多进程与多核心调度方法。

合肥达内IT培训Java编程多进程与多核心调度方法

1、多个进程

进程的提出就是为了实现多进程，让一个进程在等待某一个资源时，CPU去执行另外的进程。

可以看到，每个进程都有自己的CPU上下文，来保护进程的执行状态和轨迹。我们选择一个进程，对其CPU上下文保存和加载，这样就实现了进程的调度，进而演化出各种进程调度算法

进程调度涉及到给进程设置相应的状态，我们看看通常进程有哪些状态。人有生老病死，进程也是一样。一个进程从建立到运行，还可能因为资源问题不得不暂停运行，后进程还要退出系统。这些过程，我们称为进程的生命周期。

在系统实现中，通常用进程的状态来表示进程的生命周期。进程通常有五种状态，分别是运行状态、睡眠状态、等待状态、新建状态、僵死状态。其中进程僵死状态，表示进程将要退出系统，不再进行调度。

2、多核心调度

SMP系统的出现，对应用软件没有任何影响，因为应用软件始终看到是一颗CPU，然而这却给操作系统带来了麻烦，操作系统必须使每个CPU都正确地执行进程。

来看下操作系统都需要解决哪些问题?

操作系统要开发更先进的同步机制，解决数据竞争问题。

之前同一时刻下只有一个CPU能运行进程，对系统中的全局数据的读写，没有任何竞争问题，现在不同了，同一时间下有多个CPU能执行进程。比如说，CPU1执行的进程读写全局数据A时，同时CPU2执行进程也在读写全局数据A，这就是读写竞争问题，会导致数据A状态不一致，进而引发更为致命的错误。

为解决这样的问题，操作系统开发出了原子变量、自旋锁、信号量等高级的同步机制。用这些锁对全局的数据进行保护，确保同一时刻只有一个进程读写数据。

解决了数据竞争问题，还得解决进程调度问题。

这就需要使得多个CPU尽量忙起来，否则多核还是等同于单核。让CPU忙起来的方法很简单，就是让它们不停地运行进程，要让每个CPU都有“吃不消”的感觉。

操作系统需要对进程调度模块进行改造。单核CPU一般使用全局进程队列，系统所有进程都挂载到这个队列上，进程调度器每次从该队列中获取进程让CPU执行。多核下如果使用全局队列需要同步，会导致性能下降，所以多核下一般是每个CPU核心一个队列。

多核心系统下，每个CPU一个进程队列，虽然提升了进程调度的性能，但同时又引发了另一个问题——每个CPU的压力各不相同。这是因为进程暂停或者退出，会导致各队列上进程数量不均衡，有的队列上很少或者没有进程，有的队列上进程数量则很多，间接地出现一部分CPU太忙吃不消，而其他CPU太闲(处于饥饿空闲状态)的情况。

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