操作系统中的任务调度算法

操作系统中的任务调度算法

一、引言

任务调度是操作系统的核心功能之一，它决定了多个进程或线程如何高效、公平地共享CPU资源。不同的调度算法适用于不同的场景，例如批处理系统、分时系统或实时系统。本文将从基础算法原理出发，结合Java代码示例，深入解析三种经典调度算法：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF） 和 时间片轮转（RR），并探讨其实际应用场景。

二、经典调度算法解析

1. 先来先服务（FCFS）

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1.1 算法原理

FCFS是最简单的调度算法，按照进程到达就绪队列的顺序依次执行。其核心特点是非抢占式，即一旦进程开始运行，除非主动释放CPU，否则不会被中断。

优点：实现简单，无需复杂的状态管理。
缺点：可能导致“护航效应”（长进程阻塞短进程），平均等待时间较长。

1.2 应用场景

适用于批处理系统，或任务执行时间差异较小的场景。

1.3 伪代码示例

queue = []  # 就绪队列
def fcfs():
    while queue:
        process = queue.pop(0)
        execute(process)  # 执行进程直到完成

2. 短作业优先（SJF）

2.1 算法原理

SJF优先选择预计执行时间最短的进程执行，分为非抢占式（SJF）和抢占式（SRTF）。该算法能显著减少平均等待时间，但需要预知进程的执行时间。

优点：平均等待时间最短，系统吞吐量高。
缺点：长进程可能“饥饿”，实际中难以准确预测执行时间。

2.2 伪代码示例

queue = []