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目录

1.概述

2.CPU管理

3.内存管理

4.IO管理

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1.概述

操作系统可以看作一个计算机的管理系统，对计算机的硬件资源提供了一套完整的管理解决方案。计算机的硬件组成有五大模块：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。操作系统实际上就是对这个五块资源各自提供了一套管理方案，然后合起来形成一个总的对计算机的管理策略。我们进行软件开发的时候都无法直接和五大模块的硬件进行交互，都需要通过调用操作系统这个中间层暴露出来的API来完成。诸如JAVA之类的高级编程语言，其底层很多东西其实就是基于操作系统暴露出来的API进行二次封装的。

JAVA体系中有哪些东西是对操作系统的二次封装喃？至少有两块儿：线程和IO。这两块儿已经是后端编程里的重点内容了。需要进行并发操作、异步任务、定时任务等需要用到多线程编程，多线程编程时需要熟悉线程模型，而线程模型本质上就是操作系统中CPU管理的一整块内容。需要进行网络通信时，需要用到网络编程，需要熟悉IO模型，而IO模型本质上就是操作系统中IO管理的一整块内容。多线程编程可能平时还会用到，可能很多同学会疑惑，网络编程一般会用在哪儿？在JAVA EE中诸如tomcat、netty之类的web server容器，在通信上都必须用到网络编程，dubbo、nacos之类的微服务注册中心在进行服务注册、调用时也会用到网络编程，这些内容目前开源方案已经封装好了，但是在某些时候需要自研框架时，IO作为一个实现系统高性能的关键点，一定是绕不开的一个点，需要自行进行IO的开发。

综上所述，对JAVA后端而言，操作系统中一些核心内容是很有必要掌握的，了解清楚这几块儿内容才能更好的完成相应方面的开发。

作者之前写过一个操作系统的系列博客，本文其实就是对这个系列的整合，以章节清单的方式，完整整合那些后端需要知道的操作系统的内容。

2.CPU管理

本块内容主要包含：

CPU的大致工作过程：取值执行。

为什么需要进程：为了更好的利用CPU资源，程序需要不断切换执行，因此需要对运行中的程序进行描述。

然后就是进程的状态切换：

最后就是为什么会有线程，线程和进程的关系，以及数据一致性、线程通信、死锁、调度等操作相关的内容。

文章链接：

【进程与线程】最好懂的讲解__BugMan的博客-CSDN博客

操作系统（2）进程管理（上）进程与线程__BugMan的博客-CSDN博客

操作系统（3）进程管理（中）数据一致性_操作系统中什么是数据一致性__BugMan的博客-CSDN博客

操作系统（4）进程管理（下）通信、死锁、调度__BugMan的博客-CSDN博客

3.内存管理

内存中到底存放的是什么东西？内存中存放的是进程，内存中各个进程圈地而治，所圈的地盘中存放各个进程自己的指令和数据，进程执行完毕后，退出内存，还出圈给它的地。如何给各个进程圈地，就是存储管理的核心。

这一块儿内容里我们将明白CPU是如何进行地址映射，在内存中找到对应进程的内容的。

文章链接：

操作系统（5）内存管理_页表寄存器在内存中吗__BugMan的博客-CSDN博客简单讨论一下操作系统的内存管理_页表寄存器在内存中吗https://blog.csdn.net/Joker_ZJN/article/details/127768414

4.IO管理

IO管理，管理的主要是计算机的外设，即接入主机的设备（CPU、内存、总线之外的设备）。所管理的内容中最重要的就是如何让IO设备与主机之间高效的进行数据传输。

计算机的IO其实就是在内存中为各个IO设备分配了属于它的一块内存，向这块内存中进行读写即可完成IO。这块内存是位于计算机内存中的内核段中的。

一次完整的IO过程是：

1. CPU执行IO指令
2. 将内核段中数据读到用户段
3. 用户段中数据交给CPU
4. CPU的执行结果写回用户段
5. 用户段中存的结果写回内核段

这一块儿里，我们将了解计算机的IO，数据是如何在内存中流转的，以及整个计算机的IO模型，会对我们认识理解BIO、NIO等JDK原生IO支持或者netty等IO框架有很大的帮助。

文章链接：

全网最清晰JAVA NIO，看一遍就会__BugMan的博客-CSDN博客

全网最清晰的零拷贝详解，看一遍就会__BugMan的博客-CSDN博客