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前言
在上文《Java并发编程：硬件上的并发中篇》，我们了解了进程和线程的概念和区别，以及父子进程的概念。接下来，本文将为大家讲解操作系统调度的过程。
什么是调度？
在操作系统中，只要同时存在两个及以上的进程，就需要由操作系统来决定由哪个进程先执行、执行多久，而这个过程就是调度。
什么时候会发生调度？
在操作系统中，一个进程在处理机中运行结束，要退出处理机，或者是由于其它原因，导致当前进程被迫放弃处理机，就会发生调度。
调度的过程
- 保存当前现场。将当前正在执行的进程在处理机中的数据（例如程序计数器和寄存器中的数据）提取出来，保存到进程PCB的指定位置
- 根据调度算法选取下一个要执行的进程。根据调度算法，从就绪状态的进程队列中，选取一个进程，将之改为执行状态
- 将选中的进程交给处理机，并将PCB中的相关数据写入到处理机中（程序计数器、寄存器等），恢复处理机现场
上述PCB数据与处理机数据的切换，也就是我们日常所说的上下文切换。
线程的引入
在最开始的时候，进程既是操作系统资源分配的基本单元，也是操作系统调度的基本单位，但是操作系统调度过程中，处理机数据的切换是非常频繁的，切换数据的大小，直接影响到了操作系统调度的效率。因此，操作系统引入了线程。
线程的特点
- 轻实体。线程除了一些基本的、必不可少的资源，基本不拥有系统资源。
- 独立调度和分派的基本单位。在操作系统中，线程是独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程占用资源较少，因此处理机切换代价较小。
- 可并发执行。在多核CPU中，同一进程中的不同线程可以并发执行，不同进程中的线程也可以并发执行
- 共享进程资源。同一进程中的线程，共享进程资源。
- 处理机进行线程切换时，如果是同一进程中的，不需要进行进程切换；但是如果切换的线程是属于另外一个进程的，就需要进行进程切换。
调度方式
- 非抢占式调度
当一个线程在处理机中运行时，除非其主动放弃处理机，否则必须等这个线程执行完成以后，才能调度下一个线程进入处理机执行。
此调度方式的弊端在于如果有紧急任务，也必须等待当前处理机中的线程执行完成才有机会执行。这种情况下，就有可能出现我们要打开一个文档的时候，由于没等到处理机而一直等待，无法打开。 - 抢占式调度
操作系统可以根据一定的规则，比如优先级原则、短作业原则、时间片原则等，将正在执行的线程暂停，切换另一个线程进入处理机中执行。
调度策略
在抢占式调度中，操作系统会按照一个的算法规则去选择需要执行的线程，接下来我们来看下操作系统调度中常见的算法规则。
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优先级原则
操作系统将按照每个线程创建时设定的优先级去调度，优先级高的优先执行，优先级低的后面执行。若新创建的线程优先级高于处理机中的线程，则会停止处理机中的线程，然后先执行新创建的线程。
这种算法的好处是紧急任务可以得到及时处理，但是弊端也非常明显，就是优先级低的线程，在极端情况下，可能永远都得不到执行。
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短作业原则
操作系统将按照每个线程的服务时间来进行线程调度，服务时间短的优先执行。若新创建的线程服务时间短于处理机中的线程，则会停止处理机中的线程，然后先执行新创建的线程。
这种算法的好处是可以加快线程的处理速度，快速处理掉尽可能多的线程。但是这种算法对紧急任务较为不友好，紧急任务也有可能因为服务时间长而被排到后面执行。
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时间片原则
操作系统将处理机的执行时间分为一个个的时间片，然后让各个线程按照时间片交互执行。比如线程A先执行了10毫秒，然后切换到线程B再执行10毫秒，一直按照时间片切换执行，直到线程执行结束。
Linux的调度策略
Linux的调度算法综合了优先级原则和时间片原则，这种策略的名字叫做CFS。
当一个新的线程被创建时，Linux会根据这个线程的优先级分配它的时间片比例。分配到时间片以后，Linux并不是死板的按照固定轮流执行的方式去执行的，而是可以动态执行的。比如有两个线程，各自分配了10秒的时间片，Linux并不是让两个线程轮流交互执行，而是可以让线程A优先执行了7秒，则接下来操作系统会调高线程B的优先级，让它也执行到两个线程时间片比例一样以后（即线程B也执行完7秒），再调回其优先级。
后言
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