第一章 溫故而知新

計算機軟體體系結構

• 開發工具與應用程式使用作業系統應用程式程式設計介面；應用程式介面的提供者是執行庫；執行庫使用作業系統提供的系統呼叫介面；系統呼叫介面在實現中往往以軟體中斷的方式提供。

cpu

• 分時系統：每個程式執行一段時間後都主動讓出CPU，使得一段時間內每個程式都有機會執行一小段時間。

記憶體

• 程式直接使用實體地址的缺點：

  • 地址空間不隔離：所有程式能直接訪問實體地址，如果一不小心修改了其他程式的資料，就會使其他程式也崩潰。
  • 記憶體使用效率低：大量資料換入換出，導致效率十分低下。
  • 程式執行的地址不確定：程式每次執行裝入時，都需要從記憶體中分配足夠大的空閒區域，這個空閒區域的位置是不固定的。

• 空間隔離：每個程序都有自己的獨立的虛擬空間，而且每個程序只能訪問自己的地址空間。

• 分段：把一段與程式所需要的記憶體空間大小的虛擬空間對映到某個地址空間。
• 分頁：把地址空間人為地等分為固定大小的頁
• 共享記憶體：把虛擬空間的有些頁對映到同一個物理頁

執行緒

• 一般把頻繁等待的執行緒稱之為IO密集型執行緒；把很少等待的執行緒稱之為CPU密集型執行緒。
• IO密集型執行緒總是比CPU密集型執行緒容易得到優先順序的提升。
• 餓死現象：執行緒優先順序比較低，總是有較高的優先順序的執行緒要執行，因此這個優先順序執行緒始終無法執行。
• 改變執行緒優先順序的方法：
  
  • 使用者指定優先順序
  • 根據進入等待狀態的頻繁程度提升或降低優先順序
  • 長時間得不到執行而被提升優先順序

Linux多執行緒

• 寫時複製：兩個任務可以同時只有讀取記憶體，但任意一個任務試圖對記憶體進行修改時，記憶體就會複製一份提供給修改方單獨使用，以免影響到其他人物的使用。
• fork產生新任務的速度非常快，因為它並不複製原任務的地址空間，而是和原任務一起共享一個寫時複製的記憶體空間。

執行緒安全

• 自增（++）操作在多執行緒環境下會出現錯誤是因為這個操作被編譯為彙編程式碼之後不止一條指令，在執行的時候可能執行了一半就被排程系統打斷。
• 自增（++）操作實現：
  
  • 讀取i到某個暫存器x；
  • x++;
  • 將x的內容儲存回i；
• 同步：在一個縣城訪問資料未結束時，其他執行緒不得對同一個資料進行訪問。
• 函式重入：函式沒有執行完成，由於外部因素或者內部呼叫，又一次進入該函式執行。
• 函式被重入有兩種情況：
  
  • 多個執行緒同時執行該函式
  • 函式自己呼叫自己
• 可重入函式的要求：
  
  • 不使用任何（區域性）靜態或全域性的非const變數；
  • 不返回任何（區域性）靜態或全域性的非const變數的指標；
  • 僅依賴於呼叫方提供的引數；
  • 不依賴任何單個資源的鎖；
  • 不呼叫任何不可重入的函式；
• volatile關鍵字：
  
  • 編譯器有時會過度優化導致程式錯誤，volatile關鍵字試圖阻止過度優化。
  • volatile作用：
    
    • 阻止編譯器為了提高速度將一個變數快取到暫存器內而不寫回。
    • 阻止編譯器調整操作volatile變數的指令順序。
  • volatile即使能夠阻止編譯器調整順序，也無法阻止cpu動態排程換序。