JAVA程序员需要了解的计算机底层知识（4）
JAVA程序员需要了解的计算机底层知识（4）
内存的发展历程
在DOS时代，一台计算机只能运行一个进程（一些特殊的算法可以实现多进程）
Windows9.X的时候，多个进程可以装入内存，但是这个时候会引发两个问题
1.进程太多，会导致内存不够用
2.互相打扰，可能一个进程把另外一个进程干掉。
解决进程太多，会导致内存不够用的问题
分页：在双击应用程序，开启进程的时候，并不是把整个进程都load到内存中，而是把进程切碎了分成了一个个页，每个页的大小标准是4K，先把main所在的页加载到内存中，后续用到那个页的数据的时候再把相应的页加载到内存中。如果内存满了怎么办？会触发LRU算法（Least Recently Used 最不常用），把最不常用的页放到swap分区，再需要用到这个页的时候再把它从swap分区拿回来。
LRU算法：
拿数据库来举例：DB去把数据存入缓存，这些数据放在一起像是一个集合，现在的问题是，如何找出里面最不常用的那个数据？
解决方案：
- 创建一个集合，把每个页都赋上时间戳，每次使用的时候修改时间戳，想要找到最不常用的页就找到时间戳最靠前的那个元素就可以了。
面临问题：每次找元素都需要遍历集合，时间空间复杂度为O(n)，性能不高。 - 创建一个链表，最先load的页放在集合最开头的位置，第二个load放在第二个位置，第三个放在第三个位置 … 以此类推，用到页如果已经加载过了，就把这个页单独拿出来，使后边元素的指针指向前面的一个元素，自己放到链表最后的位置并且建立新的指针，找到元素后的操作是O(1)，这样就保证了最不常用的页永远在集合的最前面。
但是这样又会引发问题：从链表上查找一个元素，依然需要遍历，依然还是和链表的长度成正比，是一个O(n)的操作。 - 第三种方式：使用hsahmap+linklist结合体，java自带的LinkedHashMap可以实现，哈希表（保证 查找操作O(1)） + 链表 （保证 排序操作和新增操作 O(1)））
分页置换算法。LRU算法。所有涉及缓存的算法，都有LRU或者LFU。就是找出最不常用元素的算法。
解决互相打扰，可能一个进程把另外一个进程干掉的问题
互相打扰，相爱相杀？
在以前的DOS WIN31的系统中，多个进程load进内存，是可以互相访问，甚至干掉对方。
为了保证互不影响 -，让进程工作在虚拟空间，程序中用到的空间地址不再是直接的物理地址，而是虚拟的地址，这样，A进程永远不可能访问到B进程的空间。
如上图，P1,P2,P3,P4四个进程都是工作在虚拟空间，每个进程都认为自己独享整个系统）+CPU，内部都有一个虚拟的内核，再加载的时候，会通过内部的虚拟内核映射到真正的OS内核，OS内核又通过MMU运算单元，把自己需要被使用到的页加载到物理内存，如果内存满了就会把最不常用的页加载到swap空间，被加载到物理内存的进程在内核态，而P1-P4如果想访问其他的物理内存，必须经过OS内核和MMU的中转才能找到真正的物理内存。这样就解决了进程之间互不打扰（物理地址的映射是是通过MMU内存管理单元 来管理的，是不允许用户空间来参与的）
扩展ZGC
算法叫做：Colored Pointer
GC信息记录在指针上，不是记录在头部， immediate memory use
42位指针 寻址空间4T JDK13 -> 16T 目前为止最大16T 2^44
颜色指针站4位，这四位存在互斥的关系（只有其中一个可以为1），也就是说不同的标记指向4个空间范围是不一样的虚拟地址，但是又指向同一个物理地址。
CPU如何区分一个立即数 和 一条指令
总线内部分为：数据总线 地址总线 控制总线
地址总线目前：48位
颜色指针本质上包含了地址映射的概念
JAVA程序员需要了解的计算机底层知识（1）
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戏入人生 手打。