這篇文章的深度不會太深，重點就是了解一下用戶態和內核態的區別就 OK 了。

先給不了解內核態、用戶態的簡單介紹一下，我們在什麼時候會提到這兩個概念。

例如我們的應用程式需要從磁碟讀取某個文件的數據，此時並不是直接從磁碟載入到應用記憶體中，而是：

• 先將數據從「磁碟」複製到「內核 Buffer」
• 再將數據從「內核 Buffer」複製到「用戶 Buffer」

以上就是用戶態和內核態的概念。首先我們給他下個定義，這兩個態是作業系統的運行級別。

然後我們知道，我們寫的程式，最終運行的時候實際都會被編譯、解釋成一條一條的 CPU 指令被 CPU 執行。

用戶態、內核態的指令都是 CPU 都在執行，所以我們可以換個說法，實際上這個態代表的是當前 CPU 的狀態。那既然這些指令最終都由 CPU 執行，那對其區分的理由是什麼呢？

那是因為，CPU 指令根據其重要的程度，也分為不同的許可權。有一些指令執行失敗了無關痛癢，而有一些指令失敗了會導致整個作業系統崩潰，甚至需要重啟系統。如果將這些指令隨意開放給應用程式的話，整個系統崩潰的概率將會大大的增加。

再舉個類似的例子。我們設計一個類，裡面有幾個很重要的變數，你大概率是不會把它們聲明成 public 的吧？應該聲明成 private，並開發幾個專門修改他們的方法，對傳入的值進行一系列的校驗之後再去設置。

上面說到，CPU 指令是做了許可權劃分的， 例如 Intel X86 中將 CPU 指令許可權劃分為了 4 個等級：

它們之間的許可權的高低程度可以通過這張圖來識別：

上圖中的 IA 指的是 Intel Architecture

所以可以看到，越靠近的核心的許可權越高。換句話說，許可權由高到低為：Ring0 > Ring1 > Ring2 > Ring3

在 Linux 系統中，由於只有 Ring0 和 Ring3 級別的指令，所以我們可以對用戶態、內核態給一個更細節的區別描述：運行 Ring0 級別指令的叫內核態，運行 Ring3 級別指令的叫用戶態。

了解了指令集許可權的概念，我們就可以再更正一下上面的描述：什麼態實際上代表的是當前 CPU 正在執行什麼級別的指令

知道了用戶態和內核態的區別、以及為什麼要對其進行區別之後，我們就可以來看什麼時候會從用戶態切換到內核態了。

答案是發生系統調用的時候

那什麼又是系統調用呢？看這張圖

當用戶態的程式需要向作業系統申請更高許可權的服務時，就通過系統調用向內核發起請求。

內核自然也會提供很多的介面來供調用，例如申請動態記憶體空間。但是申請了記憶體是不是還得考慮釋放記憶體？如果把這塊記憶體管理交給應用程式的話，複雜的管理工作會給開發帶來很多負擔。

所以庫函數就是用於屏蔽掉內部複雜的細節的，我們的應用程式可以通過庫函數來調用內核的提供的介面，而庫函數就會發起系統調用，發起了系統調用之後，用戶態就會切換成內核態去執行對應的內核方法。

除了系統調用之外，還有另外兩種會導致態的切換：發生異常、中斷。

本篇文章已放到我的 Github github.com/sh-blog 中，歡迎 Star。微信搜索關注【SH的全棧筆記】，回復【隊列】獲取MQ學習資料，包含基礎概念解析和RocketMQ詳細的源碼解析，持續更新中。

如果你覺得這篇文章對你有幫助，還麻煩點個贊，關個注，分個享，留個言。