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  • 用户态、内核台都是CPU的状态，且有自己的专用内存空间
  • 为什么区分用户态、内核态
  • 用户态
  • 内核态
  • 用户态、内核态的切换
  • 如何让触发用户态到内核态的切换？



随着学习的不断深入，用户态、内核态知识的缺失，也就暴露出来。不过好在，知道反省自己。于是今天将操作系统用户态、内核台研究透！

我们线程是程序运行的最小单位。我们Java进程使用线程操作的时候，本质还是底层原生操作系统级别的线程操作。比如Java调用阻塞、唤醒一个线程的时候，我们就需要在用户态、内核态之间切换线程的状态。

用户态、内核台都是CPU的状态，且有自己的专用内存空间

CPU从用户态切换内核态需要传递许多变量、参数给到内核。内核态会存储用户态的信息，当内核态在切换用户态的时候，才能使得用户态正常工作。

为什么区分用户态、内核态

操作系统需要限制不同程序之间的内存的访问能力，防止他们从别的程序获取内存数据。比如QQ使用了系统变量A，微信也用了这个变量，微信修改了A的值为B，QQ使用的时候，就会出现问题了。CPU就划分出两个权限等级：用户态、内核态

用户态

访问内存受限。不允许访问外置设备，无占用CPU的能力，也就是说用户态的线程会被别的程序占用。

内核态

访问内存所有数据。包括外置设备(硬盘、声卡、网卡)，具备占用CPU的能力，也就是说能将自己从一个程序切换到另一个程序。

用户态、内核态的切换

我们的用户程序都是运行在用户态的。有些时候我们可能需要访问外置设备的内存数据，我们就需要从用户态切换到内核态了。

注意，既然用户态受限，我干脆直接使用内核态不就完了么？事实是，用户应用程序的内核态只能由用户态切换过来。

如何让触发用户态到内核态的切换？

1、系统调用

应用程序主动切换，比如：我们调用write文件，我们程序就会从用户态，切换到内核态对外置设备进行操作。

2、异常

我们代码出现了异常，就会触发内核的异常处理的相关程序

3、外围设备的中断(操作完毕)

我们都知道切换内核态的是为了访问外置设备，如果外置设备访问完毕，会向CPU发送中断信号。CPU识别后，就会从用户态切换到内核态去处理外置设备中断。