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多任务（并发）：让系统具备同时处理多个任务的能力

1. 多进程
2. 多线程
3. 进程间通信

一、进程的基本概念

1. 什么是进程？

正在运行的程序，其运行过程中需要消耗内存和CPU。

进程的特点：

动态性：进程是程序运行的一次执行过程，有创建、运行、结束等生命周期。

独立性：每一个进程拥有其独立的内存空间和系统资源，相互之间一般不直接干扰。

并发性：操作系统可以同时运行多个进程，通过CPU调度实现。

2.程序和进程有什么区别？

程序（Program）

是一组静态的数据集合，存储在硬盘空间，是计算机执行特定任务的代码和数据的集合。
程序运行起来可以产生进程；
一个程序可以产生多个进程

特点：
1. 静态的：不运行时只是一堆代码和数据，不占用系统资源（除了磁盘空间）。
2. 可复用的：同一个程序可以被多次执行（例如多次打开同一个软件）。
3. 持久的：程序文件会长期保存在存储设备中，直到被主动删除。

进程（Process）

定义：进程是程序的一次动态执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。当程序被加载到内存中运行时，就成为了进程。

是一个程序动态执行的过程，需要消耗内存和CPU，
进程具备动态生命周期，从产生到调度再到消亡
一个进程中也可执行多个程序

二、进程的产生

进程产生时，操作系统都会为其分配0-4G的虚拟内存空间。

三、进程的调度

CPU：数据处理速度快
宏观并行，微观串行

cpu调度算法
1、时间片轮询算法
2、先来先服务，后来后服务（任务队列）
3、短作业优先调度
4、高优先级先执行，低优先级后执行

四、进程的状态

操作系统进程进程三态图：

Linux操作系统的进程状态：

1.运行态(用户运行态、内核运行态)    R
       正在执行,且被CPU任务调度所执行的进程

   2.就绪态   R
       正在执行,没有CPU任务调度执行的进程（只缺少cpu）

   3.可唤醒等待态   S
       也称为睡眠态,阻塞等待资源的进程

   4.不可唤醒等待态 D
       不想被CPU任务调度所打断的进程任务可以设置为不可唤醒等待态

   5.暂停态   T
   被暂停执行的进程

   6.僵尸态 Z
       进程执行结束,空间没有被回收

   7.结束态 X
       进程执行结束,空间被回收

五、进程的消亡

1. 进程执行结束（进程退出）
2. 回收进程资源空间

六、进程相关命令

PID：进程的ID号

PPID ：父进程ID号

父进程：产生子进程的进程称为父进程

子进程：父进程产生出来的新进程即为该父进程的子进程

1. ps -aux

查看进程相关参数：PID、状态、CPU占有率、内存占有率

ps -aux | grep ./a.out

| ：管道：前面命令的输出作为后面命令的输入

grep ：字符串查找：在输入中查找和后面字符串相关的数据

2. top

动态查看进程的相关参数：CPU占有率、内存占有率

3. ps -ef

查看该进程的ID和父进程ID

4. pstree

查看进程的产生关系
pstree -p
查看进程的产生关系(有PID号)

pstree -sp 进程PID号
查看某个指定的进程的产生关系

5. kill -信号的编号/信号的名称 PID

向进程发送信号，让进程的状态发生变化

kill -l
查看系统支持的信号

结束一个进程：
kill -9 PID
kill -SIGKILL PID
killall -9 进程名称

+前台进程
后台进程
jobs
查看当前终端的后台进程
fg 后台进程编号
让后台进程切换成前台进程

七、进程相关编程

1.fork函数

需要的头文件：#include <sys/types.h> #include <unistd.h>

函数原型：pid_t fork(void);

功能：复制当前进程（父进程），生成一个新进程（子进程）。

复制特性：
子进程完全拷贝父进程0-3G的虚拟内存空间，但两者拥有独立的地址空间，后续修改互不影响
子进程拷贝父进程PCB（进程控制块）块中的部分内容：PID不拷贝

返回值：

关键特点：调用一次，返回两次：

父进程中，fork()返回子进程的进程ID（PID，非负整数）

子进程中，fork()返回0。

若创建失败，父进程会返回-1。

执行顺序：父进程和子进程的执行顺序由操作系统调度器决定，不确定谁先运行。

getpid(); 获取当前进程自己的PID号

getppid()：获取当前进程父进程的PID号

注意：
1. 子进程完完整整拷贝父进程0-3G虚拟内存空间。

2. 父子进程栈区、数据区、文本区、堆区完全独立，数据不共享

3. 要想共享数据，需要使用进程间通信方式实现

练习：

1. 使用fork函数创建新进程，父进程打印自己的PID和自己子进程的pid，子进程中打印自己的PID和父进程的PID

#include<stdio.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork;
    if(pid > 0)
    {
        printf("自己的PID：%d 自己子进程的PID",getpid(),pid);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("自己的PID：%d 自己父进程的PID",getpid(),getppid());
    }
    else if
    {
        perror(fork error);
    }
    return 0;
}

2.进程调度：操作系统完成

1.进程退出：return、exit()相关函数
1）main中return
2) exit ()、_exit() :结束一个进程
exit (0) : 正常退出
exit (非0) ：由于进程产生了某种问题，需要主动退出进程
2.回收资源空间：wait（）、waitpid（）

僵尸进程：进程退出后，但其资源空间未被父进程回收
如何避免僵尸进程产生：
1. 子进程退出后，父进程及时为其回收资源空间
2. 让该进程成为一个孤儿进程，结束时被操作系统中的系统进程回收

孤儿进程：父进程先消亡，其对应的子进程成为一个孤儿进程，会被系统进程所收养
（守护类的进程）

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