第4章 操作系统

4.1 计算机体系结构(Computer Architecture)

冯·诺依曼结构

内存储器,运算器,控制器,输入设备,输出设备

  • 采用二进制,抛弃十进制。

  • 程序存储(stored-program)

哈佛结构

运算器,控制器,数据存储器,指令存储器,输入设备,输出设备

  • 指令与数据可以有不同的数据宽度;
  • 执行速度更快

4.2 操作系统

计算机操作系统是负责管理系统硬件,并为上层应用提供稳定编程接口和人机交互界面的软件集合。

4.3 进程间通信的经典实现

进程间通信(Inter-process communication,IPC)是指运行在不同的进程中的若干线程间的数据交换。

  1. 共享内存(Shared Memeory)

两个进程共享访问同一块内存区域,减少数据复制操作,速度上优势比较明显。

  1. 管道(Pipe)
  • 进程A与B分立管道两边,进行单向数据传输通信。

  • 一根管道同事具有“读取”端和“写入”端。

  • 管道有容量限制。

  1. UNIX Domain Socket

UDS 专门针对单机内进程间通信,也称为 IPC Socket。

  1. PRC(Remote Procedure Calls)

运行于两台不同的机器中。

4.4 同步机制的经典实现

  1. 信号量(Semaphore)
  2. 互斥体(Metex)
  3. 管程(Monitor)
  4. Linux Futex

4.5 Android中的同步机制

  1. 进程间同步--Mutex
  2. 条件判断--Condition

核心思想:判断“条件是否已经满足”,如果满足则马上返回,继续执行未完成的动作;否则进入休眠等待,直到条件满足有人唤醒它。

  1. “栅栏、障碍”--Barrier

Barrier是填充了“具体条件”的Condition,专门为SurfaceFlinger而设计。

  1. 加解锁自动化操作--Autolock
  2. 读写锁--ReaderWriterMutex

4.6 操作系统的内存管理基础

  1. 虚拟内存(Virtual Memory)

逻辑地址(Logical Address),也称为“相对地址”,是程序编译后所产生的地址。
线性地址(Linear Address),是逻辑地址经过分段机制转换后形成的。
物理地址(Physical Address),是机器真实物理内存所能表示的地址空间范围。

  1. 内存保护(Memory Protection)
  2. 内存分配与回收
  • 保证硬件无关性
  • 动态分配内存和回收
  • 内存碎片
  1. 进程间通信--mmap

mmap可以将某个设备或者文件映射到应用进程的内存空间中,这样访问这块内存就相当于对设备/文件进行读写,而不需要通过read()、write()。

  1. 写时拷贝技术(Copy on Wtire)

4.7 Android 中的 Low Memory Killer

按照优先级顺序,从低到高逐步杀掉进程,回收内存。

4.8 Android 匿名共享内存(Anonymous Shared Memory)

Ashmem 是 Android 特有的内存共享机制,可以将指定的物理内存分别映射到各个进程自己的虚拟地址空间中,从而便捷地实现进程间的内存共享。

4.9 JNI(Java Native Interface)

JNI是一种允许运行于JVM的Java程序去调用(反向亦然)本地代码的编程框架。

  • 应用程序需要一些平台相关的feature的支持,而Java无法满足。
  • 兼容以前的用其他语言书写的代码库。
  • 应用程序的某些关键操作对运行速度要求较高。

4.10 Java 中的反射机制

在程序运行过程中动态地创建一个对象的机制。

4.11 学习 Android 系统的两条线索

主线:操作系统的体系结构、硬件组成。
辅线:在主线的基础上,以 Android 系统的5层框架(内核层,硬件抽象层,系统运行库层,应用程序框架层,应用程序层)为辅,逐一解析各层框架中的重要元素。

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