聊聊Android系统中的进程优先级

进程与线程

「进程」是操作系统中正在运行的程序的实例。每个进程都有自己的内存空间和系统资源，并且可以独立地执行指令。进程可以包含一个或多个线程，线程是进程中的执行单元，负责执行具体的任务。

在操作系统中，进程是资源分配的基本单位。操作系统通过调度算法来管理和控制进程的执行顺序，以实现多任务并发执行。进程之间可以通过进程间通信（IPC）机制进行数据交换和协作。

每个进程都有一个唯一的进程标识符（PID），用于在操作系统中标识和管理进程。进程可以处于不同的状态，如运行态、就绪态、阻塞态等，根据进程的状态和优先级，操作系统会进行相应的调度和管理。

进程的创建和销毁是动态的，可以根据需要动态地创建和销毁进程。进程可以通过fork()系统调用创建子进程，子进程会继承父进程的代码段、数据段和堆栈等资源，然后可以通过exec()系统调用加载新的程序代码。进程可以通过exit()系统调用主动终止自己，也可以被操作系统强制终止。

进程是操作系统中正在运行的程序的实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。进程可以独立地执行指令，可以包含多个线程，可以通过进程间通信进行数据交换和协作。进程的创建和销毁是动态的，可以根据需要进行动态管理。

「线程」是操作系统中最小的执行单位，是进程中的一个实体。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，但每个线程有自己的独立执行路径。

线程可以并发执行，可以同时执行多个任务，提高了程序的执行效率。线程之间可以通过共享内存进行通信，可以共享进程的资源，如文件句柄、全局变量等。

线程有以下特点：

• 线程之间的切换开销小，执行效率高。
• 线程之间可以共享进程的资源，但也需要注意资源的同步和互斥问题。
• 线程之间可以并发执行，提高了程序的响应速度和并发性。

线程在编程中的应用非常广泛，可以用于并发处理、多任务处理、图形界面等场景。在多核处理器上，多线程可以充分利用多核资源，提高程序的性能。

在编写多线程程序时，需要注意线程的同步和互斥问题，避免出现竞态条件和死锁等问题。常用的线程同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。

线程是操作系统中的最小执行单位，可以并发执行多个任务，提高程序的执行效率和并发性。在编程中，合理使用线程可以充分利用计算资源，提高程序的性能。

进程优先级

进程优先级是操作系统中用于确定进程调度顺序的一个重要概念。每个进程都被赋予一个优先级，优先级越高的进程在竞争CPU资源时被调度的概率也越高。

操作系统根据进程的优先级来决定哪个进程先执行，哪个进程后执行。常见的进程优先级有以下几种：

1. 实时优先级：用于实时系统，如嵌入式系统。实时优先级较高的进程具有更高的响应性能，能够及时处理实时任务。
2. 高优先级：用于需要快速响应的任务，如交互式应用程序。高优先级的进程会被尽快调度执行，以提供更好的用户体验。
3. 正常优先级：大多数进程都属于正常优先级。操作系统会根据调度算法来平衡正常优先级进程的执行顺序。
4. 低优先级：用于一些后台任务，如系统维护、数据备份等。低优先级的进程会被相对较少地调度执行，以免影响其他重要任务的执行。

进程优先级的设定可以通过操作系统提供的调度策略进行调整。不同的操作系统可能有不同的调度策略和优先级范围。在linux系统中，可以使用nice命令来调整进程的优先级，较小的nice值表示较高的优先级。在Android系统中，可通过adb直接修改某个进程的nice值:[renice prio pid]。

进程优先级是操作系统中用于确定进程调度顺序的一种机制，通过设定不同的优先级，可以合理分配CPU资源，提高系统的响应性能和效率。

Android进程优先级

Android中的进程大致可以分为以下几种：

1. 前台进程（Foreground Process）：这是最高优先级的进程，通常是用户当前正在交互的应用程序所在的进程。前台进程会持有用户界面，并且会立即响应用户的交互操作。
2. 可见进程（Visible Process）：可见进程是指虽然不在前台，但是仍然对用户可见的进程。例如，一个Activity被另一个Activity部分遮挡时，被遮挡的Activity所在的进程就是可见进程。可见进程的优先级较高，但比前台进程低。
3. 服务进程（Service Process）：服务进程是指正在运行服务组件的进程。服务进程没有用户界面，但是在后台执行一些长时间运行的任务，例如播放音乐、下载文件等。服务进程的优先级较低。
4. 后台进程（Background Process）：后台进程是指没有用户界面且不执行任何可见组件的进程。后台进程的优先级较低，系统会根据内存使用情况来决定是否终止后台进程。
5. 空进程（Empty Process）：空进程是指没有任何活动组件的进程。空进程的优先级最低，系统会在内存不足时优先终止空进程。

在Android系统中，进程的优先级调度是由系统自动完成的，开发者无法直接控制。Android系统会根据进程的优先级来进行资源分配和管理，以保证前台进程和可见进程能够获得更多的系统资源，提供更好的用户体验。

Kernel调度策略

在操作系统中，Kernel调度策略是指操作系统内核对于进程或线程的调度方式和算法。调度策略的选择对于系统的性能和响应时间有着重要的影响。

常见的Kernel调度策略包括：

1. 先来先服务（FCFS）：按照进程或线程的到达顺序进行调度，即先到先服务。这种策略简单直观，但可能导致长作业等待时间过长，影响系统的响应性能。
2. 最短作业优先（SJF）：选择估计运行时间最短的进程或线程进行调度。这种策略可以最大程度地减少平均等待时间，但需要准确估计每个进程或线程的运行时间。
3. 优先级调度：为每个进程或线程分配一个优先级，根据优先级进行调度。优先级可以是静态的，也可以是动态的。静态优先级由系统管理员或用户指定，而动态优先级可以根据进程或线程的行为和状态进行调整。
4. 时间片轮转（Round Robin）：将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程或线程按照时间片轮流使用CPU。这种策略可以保证公平性，但可能导致上下文切换频繁，影响系统性能。
5. 多级反馈队列调度：将进程或线程划分为多个队列，每个队列具有不同的优先级和时间片大小。进程或线程在队列之间进行调度，根据优先级和时间片大小进行调度。这种策略可以兼顾响应时间和吞吐量。

在Android系统中，采用了CFS（Completely FAIr Scheduler）调度算法作为默认的调度策略。

CFS调度算法是一种基于红黑树的时间片轮转调度算法。它通过维护一个红黑树来管理所有的进程，每个进程都有一个虚拟运行时间（virtual runtime）来衡量其执行时间。CFS调度算法的目标是尽量保证所有进程的公平性，即每个进程都能够公平地获得CPU资源。

CFS调度算法的主要特点包括：

1. 公平性：CFS调度算法通过动态调整进程的虚拟运行时间，使得每个进程都能够公平地获得CPU资源。
2. 精确度：CFS调度算法使用红黑树来管理进程，能够精确地计算每个进程的虚拟运行时间。
3. 低延迟：CFS调度算法通过使用红黑树来管理进程，能够快速地找到下一个需要执行的进程，从而降低调度延迟。

Android系统的Kernel调度策略采用了CFS调度算法，通过维护红黑树来管理进程，以实现公平性、精确度和低延迟的目标。