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Java 线程状态

Java 没有 Ready 状态，线程状态有 6 种：

NEW              新建
RUNNABLE         可运行（包含 Ready + Running）
BLOCKED          阻塞（等待锁）
WAITING          等待（wait/join/park 等）
TIMED_WAITING    限时等待
TERMINATED       终止

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中断切换

以线程 A 发起读取磁盘文件为例

第一阶段：发起 I/O 时的“软中断”与主动切换（线程 A 交出 CPU）

当线程 A 执行到读取文件的代码时，它其实是没有权限直接控制底层硬件的，必须向操作系统老大哥（内核）求助。

• 系统调用（软中断/Trap）： 线程 A 调用 read() 函数，这会触发一个软中断（在 x86 架构下通常是 int 0x80 指令或 syscall 指令）。CPU 收到这个信号后，会从“用户态”切换到“内核态”，开始执行操作系统的代码。
• 下达指令与阻塞： 操作系统内核接收到请求，把读取任务交给 DMA 和磁盘控制器。因为此时数据还没准备好，操作系统会将线程 A 的状态标记为 BLOCKED（阻塞状态），并把它移出 CPU 的运行队列。
• 第一次上下文切换（Context Switch）： 既然线程 A 被挂起了，CPU 不能闲着。操作系统的调度器（Scheduler）会立刻介入，从就绪队列里挑出一个线程 B，把 CPU 的控制权交给它。
  • 此时，DMA 在默默搬运硬盘数据，而 CPU 正在全速运行线程 B 的代码。两者互不干扰。

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操作系统是一个广义概念，指管理计算机硬件和软件资源的完整软件系统

包含内核 + 系统程序 + 应用软件

内核 (Kernel)是操作系统的核心组件，直接管理硬件资源的最底层软件

内核

计算机是由各种外部硬件设备组成的，比如内存、cpu、硬盘等，如果每个应用都要和这些硬件设备对接通信协议，那这样太累了，所以这个中间人就由内核来负责

让内核作为应用连接硬件设备的桥梁，应用程序只需关心与内核交互，不用关心硬件的细节

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虚拟内存

单片机是没有操作系统的，所以每次写完代码，都需要借助工具把程序烧录进去，这样程序才能跑起来

另外，单片机的 CPU 是直接操作内存的「物理地址」

在这种情况下，要想在内存中同时运行两个程序是不可能的。如果第一个程序在 2000 的位置写入一个新的值，将会擦掉第二个程序存放在相同位置上的所有内容，所以同时运行两个程序是根本行不通的，这两个程序会立刻崩溃

操作系统是如何解决这个问题

可以把进程所使用的地址「隔离」开来，即让操作系统为每个进程分配独立的一套「虚拟地址」，人人都有，大家自己玩自己的地址就行，互不干涉

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进程与线程的区别

进程是操作系统分配资源的最小单位，每个进程都有自己独立的内存地址空间。一个进程崩溃通常不会直接影响到其他进程（除非耗尽了系统资源）

线程是进程中的独立执行单元，是CPU分配调度的最小单位, 是操作系统真正放在 CPU 核心上去执行的实体

多个线程可以共享同一个进程的资源，如内存；每个线程都有自己独立的栈和寄存器

• 资源拥有 进程有独立的地址空间（代码段、数据段、堆栈）；线程只拥有自己的栈和寄存器，共享进程的堆、全局变量等
• 开销 进程切换开销大（要切换页表、刷新 TLB）；线程切换开销小（只切换寄存器和栈）
• 通信 进程间通信需要 IPC 机制（管道、消息队列、共享内存等）；线程间可以直接读写共享数据
• 独立性 进程间互不影响；一个线程崩溃可能导致整个进程挂掉

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调度

进程都希望自己能够占用 CPU 进行工作，那么这涉及到前面说过的进程上下文切换。

一旦操作系统把进程切换到运行状态，也就意味着该进程占用着 CPU 在执行，但是当操作系统把进程切换到其他状态时，那就不能在 CPU 中执行了，于是操作系统会选择下一个要运行的进程。

选择一个进程运行这一功能是在操作系统中完成的，通常称为调度程序（scheduler）。

那到底什么时候调度进程，或以什么原则来调度进程呢？

这里的进程指只有主线程的进程，所以调度主线程就等于调度了整个进程 主要是操作系统相关书籍，都是用进程调度这个名字，所以也沿用了这个名字