进程与线程
进程
进程是程序的一次执行实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位
每个进程拥有独立的内存空间（代码、数据、堆栈等）、系统资源（如文件句柄、网络连接）和至少一个执行线程
如浏览器为每个 Tab 页分配独立进程（如果是单进程，那么某个 Tab 页崩溃了，就影响了整个浏览器）
线程
线程是进程内的执行单元，是 CPU 调度的基本单位
同一进程内的所有线程共享进程的内存空间和资源，但每个线程拥有独立的栈和程序计数器
JS 中 WebWorker 是一个线程，它可以和主线程共享内存数据，独立运行不阻塞 UI
进程间的通信
进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指在操作系统中，不同进程之间交换信息和数据的过程，常见的进程通信方式包括：
- 管道：用于父子进程单向通信
- 消息队列：结构化数据、异步通信
- 共享内存：多个进程可以访问同一块内存区域
- 信号：用于进程间的同步
- 套接字：用于网络通信
线程间通信与进程间通信类似，但由于线程之间共享进程的资源，线程间通信通常比进程间通信更高效
堆和栈
操作系统对内存空间的两种管理方式
| 对比维度 | 栈 | 堆 |
|---|---|---|
| 管理方式 | 操作系统自动管理，函数执行时分配，执行完毕后自动释放 | 动态手动分配释放，通过垃圾回收管理 |
| 访问速度 | 快（无碎片，内存连续分配） | 慢（内存分散，需通过引用地址间接访问） |
| 空间大小 | 小 | 大 |
| 灵活性 | 固定大小，生命周期短 | 动态扩展，生命周期可控 |
| 典型错误 | 栈溢出（如递归过深） | 内存泄漏、野指针 |
JS 中原始类型的值存放在栈中，引用类型的值存放在堆中
调度算法
CPU 调度算法
- 先来先服务（FCFS, First-Come First-Served）：按作业到达顺序分配 CPU，先到先执行。
- 短作业优先（SJF, Shortest Job First）：优先调度运行时间最短的作业。
- 轮转调度（RR, Round Robin）：为每个作业分配固定时间片（如 10ms），时间片用完则切换至下一作业。
- 优先级调度（Priority Scheduling）：根据作业优先级分配 CPU，高优先级先执行。
- 多级反馈队列（MLFQ, Multilevel Feedback Queue）：设置多个优先级队列，新作业进入最高优先级队列。
- 完全公平调度器（CFS, Completely Fair Scheduler）：基于虚拟运行时间（vruntime）分配 CPU。
页面置换算法
内存的页面置换算法是操作系统中用于管理虚拟内存的关键机制，当物理内存不足时，决定哪些内存页面应被换出到磁盘
最佳置换算法（OPT, Optimal Page Replacement）
- 原理：替换未来最长时间不会被访问的页面。
- 优点：理论上的最低缺页率，作为性能评估基准。
- 缺点：需预知未来访问序列，无法实际实现。
- 适用场景：仅用于算法研究或模拟测试。
先进先出算法（FIFO, First-In First-Out）
- 原理：替换最早进入内存的页面。
- 实现：维护一个页面队列，新页面加入队尾，置换时选择队首页面。
- 缺点：
- Belady 异常：增加物理页框数可能反而导致缺页率上升。
- 忽略访问频率，可能频繁置换常用页面。
最近最少使用算法（LRU, Least Recently Used）
- 原理：替换最长时间未被访问的页面。
- 实现：
- 链表法：维护一个按访问时间排序的链表，每次访问将页面移至链表头部。
- 计数器法：为每个页面维护时间戳，选择时间戳最小的页面置换。
- 优点：符合时间局部性原理，缺页率接近 OPT。
- 缺点：硬件开销大（需维护精确访问记录）。
时钟算法（CLOCK/NRU, Not Recently Used）
- 原理：近似 LRU，使用环形链表和访问位（Reference Bit）。
- 每个页面有一个访问位（初始为 0），被访问时置为 1。
- 置换时，按顺序扫描页面，若访问位为 0 则替换；若为 1 则置为 0 并继续扫描。
- 改进版（考虑修改位）：
- 优先替换未修改（干净页）且未访问的页面，减少磁盘 I/O。
- 优点：实现简单，开销低于 LRU。
- 缺点：精确度略低于 LRU。
最不常用算法（LFU, Least Frequently Used）
- 原理：替换访问次数最少的页面。
- 实现：为每个页面维护计数器，每次访问时递增。
- 缺点：
- 历史权重问题：旧的高频页面可能长期驻留，即使不再使用。
- 计数器溢出风险。
- 改进：定期老化（Aging），减少旧访问记录的权重。
磁盘调度算法
- 先来先服务（FCFS, First-Come First-Served）：按请求到达顺序依次处理，无优先级调整。
- 最短寻道时间优先（SSTF, Shortest Seek Time First）：优先处理离当前磁头位置最近的请求。
- 扫描算法（SCAN, 电梯算法）：磁头单向移动至磁盘一端，处理沿途请求；到达端点后反向移动。
- 循环扫描算法（C-SCAN, Circular SCAN）：磁头单向移动至磁盘一端后，立即返回起点重新开始（返程不处理请求）。
- 分步扫描（N-Step SCAN）：将请求队列分为多个子队列，依次对每个子队列执行 SCAN 算法。
6.1 进程调度/页面置换/磁盘调度算法 | 小林coding
大厂面试爱问的「调度算法」，20 张图一举拿下 - 小林coding - 博客园