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[26375] 2021-02-23_写给大忙人看的进程和线程

文档创建者：s7ckTeam
浏览次数：4
最后更新：2025-01-19
2021-02-23_写给大忙人看的进程和线程 写 给 大 忙 人 看 的 进 程 和 线 程 L i n u x 学 习   2 0 2 1 - 0 2 - 2 3 以 下 文 章 来 源 于 J a v a 建 设 者   ， 作 者 c x u a n 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： J a v a 建 设 者 建 设 者 下 面 是 本 文 的 结 构 图 J a v a 建 设 者 建 设 者   . 专 注 于   J a v a   编 程 ， 内 容 涵 盖   J a v a   基 础 、 J a v a   进 阶 、 J a v a   多 线 程 、 J a v a   框 架 等 。
我 们 平 常 说 的 进 程 和 线 程 更 多 的 是 基 于 编 程 语 言 的 角 度 来 说 的 ， 那 么 你 真 的 了 解 什 么 是 线 程 和 进 程 吗 ？ 那 么 我 们 就 从 操 作 系 统 的 角 度 来 了 解 一 下 什 么 是 进 程 和 线 程 。 进 程 进 程 操 作 系 统 中 最 核 心 的 概 念 就 是   ， 进 程 是 对 正 在 运 行 中 的 程 序 的 一 个 抽 象 。 操 作 系 统 的 其 他 所 有 内 容 都 是 围 绕 着 进 程 展 开 的 。 进 程 是 操 作 系 统 提 供 的 最 古 老 也 是 最 重 要 的 概 念 之 一 。 即 使 可 以 使 用 的   C P U   只 有 一 个 ， 它 们 也 支 持 操 作 。 它 们 会 将 一 个 单 独 的   C P U   抽 象 为 多 个 虚 拟 机 的   C P U 。 可 以 说 ： 没 有 进 程 的 抽 象 ， 现 代 操 作 系 统 将 不 复 存 在 。 所 有 现 代 的 计 算 机 会 在 同 一 时 刻 做 很 多 事 情 ， 过 去 使 用 计 算 机 的 人 （ 单   C P U ） 可 能 完 全 无 法 理 解 现 在 这 种 变 化 ， 举 个 例 子 更 能 说 明 这 一 点 ： 首 先 考 虑 一 个   W e b   服 务 器 ， 请 求 都 来 自 于   W e b   网 页 。 当 一 个 请 求 到 达 时 ， 服 务 器 会 检 查 当 前 页 是 否 在 缓 存 中 ， 如 果 是 在 缓 存 中 ， 就 直 接 把 缓 存 中 的 内 容 返 回 。 如 果 缓 存 中 没 有 的 话 ， 那 么 请 求 就 会 交 给 磁 盘 来 处 理 。 但 是 ， 从 C P U   的 角 度 来 看 ， 磁 盘 请 求 需 要 更 长 的 时 间 ， 因 为 磁 盘 请 求 会 很 慢 。 当 硬 盘 请 求 完 成 时 ， 更 多 其 他 请 求 才 会 进 入 。 如 果 有 多 个 磁 盘 的 话 ， 可 以 在 第 一 个 请 求 完 成 前 就 可 以 连 续 的 对 其 他 磁 盘 发 出 部 分 或 全 部 请 求 。 很 显 然 ， 这 是 一 种 并 发 现 象 ， 需 要 有 并 发 控 制 条 件 来 控 制 并 发 现 象 。 现 在 考 虑 只 有 一 个 用 户 的   P C 。 当 系 统 启 动 时 ， 许 多 进 程 也 在 后 台 启 动 ， 用 户 通 常 不 知 道 这 些 进 程 的 启 动 ， 试 想 一 下 ， 当 你 自 己 的 计 算 机 启 动 的 时 候 ， 你 能 知 道 哪 些 进 程 是 需 要 启 动 的 么 ？ 这 些 后 台 进 程 可 能 是 一 个 需 要 输 入 电 子 邮 件 的 电 子 邮 件 进 程 ， 或 者 是 一 个 计 算 机 病 毒 查 杀 进 程 来 周 期 性 的 更 新 病 毒 库 。 某 个 用 户 进 程 可 能 会 在 所 有 用 户 上 网 的 时 候 打 印 文 件 以 及 刻 进 程 （ 伪 ） 并 发
录   C D - R O M ， 这 些 活 动 都 需 要 管 理 。 于 是 一 个 支 持 多 进 程 的 多 道 程 序 系 统 就 会 显 得 很 有 必 要 了 。 在 许 多 多 道 程 序 系 统 中 ， C P U   会 在 间 快 速 切 换 ， 使 每 个 程 序 运 行 几 十 或 者 几 百 毫 秒 。 然 而 ， 严 格 意 义 来 说 ， 在 某 一 个 瞬 间 ， C P U   只 能 运 行 一 个 进 程 ， 然 而 我 们 如 果 把 时 间 定 位 为   1   秒 内 的 话 ， 它 可 能 运 行 多 个 进 程 。 这 样 就 会 让 我 们 产 生 的 错 觉 。 有 时 候 人 们 说 的     就 是 这 种 情 况 ， 以 此 来 区 分 多 处 理 器 系 统 ( 该 系 统 由 两 个 或 多 个   C P U   来 共 享 同 一 个 物 理 内 存 ) 再 来 详 细 解 释 一 下 伪 并 行 ： 是 指 单 核 或 多 核 处 理 器 同 时 执 行 多 个 进 程 ， 从 而 使 程 序 更 快 。 通 过 以 非 常 有 限 的 时 间 间 隔 在 程 序 之 间 快 速 切 换 C P U ， 因 此 会 产 生 并 行 感 。 缺 点 是 C P U   时 间 可 能 分 配 给 下 一 个 进 程 ， 也 可 能 不 分 配 给 下 一 个 进 程 。 因 为   C P U   执 行 速 度 很 快 ， 进 程 间 的 换 进 换 出 也 非 常 迅 速 ， 因 此 我 们 很 难 对 多 个 并 行 进 程 进 行 跟 踪 ， 所 以 ， 在 经 过 多 年 的 努 力 后 ， 操 作 系 统 的 设 计 者 开 发 了 用 于 描 述 并 行 的 一 种 概 念 模 型 （ 顺 序 进 程 ） ， 使 得 并 行 更 加 容 易 理 解 和 分 析 ， 对 该 模 型 的 探 讨 ， 也 是 本 篇 文 章 的 主 题 。 下 面 我 们 就 来 探 讨 一 下 进 程 模 型 进 程 模 型 进 程 模 型 在 进 程 模 型 中 ， 所 有 计 算 机 上 运 行 的 软 件 ， 通 常 也 包 括 操 作 系 统 ， 被 组 织 为 若 干 ， 简 称 为     。 一 个 进 程 就 是 一 个 正 在 执 行 的 程 序 的 实 例 ， 进 程 也 包 括 程 序 计 数 器 、 寄 存 器 和 变 量 的 当 前 值 。 从 概 念 上 来 说 ， 每 个 进 程 都 有 各 自 的 虚 拟   C P U ， 但 是 实 际 情 况 是   C P U   会 在 各 个 进 程 之 间 进 行 来 回 切 换 。 如 上 图 所 示 ， 这 是 一 个 具 有   4   个 程 序 的 多 道 处 理 程 序 ， 在 进 程 不 断 切 换 的 过 程 中 ， 程 序 计 数 器 也 在 不 同 的 变 化 。 进 程 并 行 伪 并 行 ( p s e u d o p a r a l l e l i s m ) 伪 并 行 顺 序 进 程 ( s e q u e n t i a l   p r o c e s s e s ) 进 程 ( p r o c e s s )
在 上 图 中 ， 这   4   道 程 序 被 抽 象 为   4   个 拥 有 各 自 控 制 流 程 （ 即 每 个 自 己 的 程 序 计 数 器 ） 的 进 程 ， 并 且 每 个 程 序 都 独 立 的 运 行 。 当 然 ， 实 际 上 只 有 一 个 物 理 程 序 计 数 器 ， 每 个 程 序 要 运 行 时 ， 其 逻 辑 程 序 计 数 器 会 装 载 到 物 理 程 序 计 数 器 中 。 当 程 序 运 行 结 束 后 ， 其 物 理 程 序 计 数 器 就 会 是 真 正 的 程 序 计 数 器 ， 然 后 再 把 它 放 回 进 程 的 逻 辑 计 数 器 中 。 从 下 图 我 们 可 以 看 到 ， 在 观 察 足 够 长 的 一 段 时 间 后 ， 所 有 的 进 程 都 运 行 了 ， 但 在 任 何 一 个 给 定 的 瞬 间 仅 有 一 个 进 程 真 正 但 在 任 何 一 个 给 定 的 瞬 间 仅 有 一 个 进 程 真 正 运 行 运 行 。 因 此 ， 当 我 们 说 一 个   C P U   只 能 真 正 一 次 运 行 一 个 进 程 的 时 候 ， 即 使 有   2   个 核 （ 或   C P U ） ， 每 一 个 核 也 只 能 一 次 运 行 一 个 每 一 个 核 也 只 能 一 次 运 行 一 个 线 程 线 程 。 由 于   C P U   会 在 各 个 进 程 之 间 来 回 快 速 切 换 ， 所 以 每 个 进 程 在   C P U   中 的 运 行 时 间 是 无 法 确 定 的 。 并 且 当 同 一 个 进 程 再 次 在 C P U   中 运 行 时 ， 其 在   C P U   内 部 的 运 行 时 间 往 往 也 是 不 固 定 的 。 进 程 和 程 序 之 间 的 区 别 是 非 常 微 妙 的 ， 但 是 通 过 一 个 例 子 可 以 让 你 加 以 区 分 ： 想 想 一 位 会 做 饭 的 计 算 机 科 学 家 正 在 为 他 的 女 儿 制 作 生 日 蛋 糕 。 他 有 做 生 日 蛋 糕 的 食 谱 ， 厨 房 里 有 所 需 的 原 谅 ： 面 粉 、 鸡 蛋 、 糖 、 香 草 汁 等 。 在 这 个 比 喻 中 ， 做 蛋 糕 的 食 谱 就 是 程 序 、 计 算 机 科 学 家 就 是   C P U 、 而 做 蛋 糕 的 各 种 原 料 都 是 输 入 数 据 。 进 程 就 是 科 学 家 阅 读 食 谱 、 取 来 各 种 原 料 以 及 烘 焙 蛋 糕 等 一 系 列 动 作 的 总 和 。 现 在 假 设 科 学 家 的 儿 子 跑 过 来 告 诉 他 ， 说 他 的 头 被 蜜 蜂 蜇 了 一 下 ， 那 么 此 时 科 学 家 会 记 录 出 来 他 做 蛋 糕 这 个 过 程 到 了 哪 一 步 ， 然 后 拿 出 急 救 手 册 ， 按 照 上 面 的 步 骤 给 他 儿 子 实 施 救 助 。 这 里 ， 会 涉 及 到 进 程 之 间 的 切 换 ， 科 学 家 （ C P U ） 会 从 做 蛋 糕 （ 进 程 ） 切 换 到 实 施 医 疗 救 助 （ 另 一 个 进 程 ） 。 等 待 伤 口 处 理 完 毕 后 ， 科 学 家 会 回 到 刚 刚 记 录 做 蛋 糕 的 那 一 步 ， 继 续 制
作 。 这 里 的 关 键 思 想 是 ， 进 程 是 某 一 类 特 定 活 动 的 总 和 ， 它 有 程 序 、 输 入 输 出 以 及 状 态 。 单 个 处 理 器 可 以 被 若 干 进 程 共 享 ， 它 使 用 某 种 调 度 算 法 决 定 何 时 停 止 一 个 进 程 的 工 作 ， 并 转 而 为 另 外 一 个 进 程 提 供 服 务 。 另 外 需 要 注 意 的 是 ， 如 果 一 个 进 程 运 行 了 两 遍 ， 则 被 认 为 是 两 个 进 程 。 那 么 我 们 了 解 到 进 程 模 型 后 ， 那 么 进 程 是 如 何 创 建 的 呢 ？ 进 程 的 创 建 进 程 的 创 建 操 作 系 统 需 要 一 些 方 式 来 创 建 进 程 。 下 面 是 一 些 创 建 进 程 的 方 式 系 统 初 始 化 （ i n i t ） 正 在 运 行 的 程 序 执 行 了 创 建 进 程 的 系 统 调 用 （ 比 如   f o r k ） 用 户 请 求 创 建 一 个 新 进 程 初 始 化 一 个 批 处 理 工 作 系 统 初 始 化 系 统 初 始 化 启 动 操 作 系 统 时 ， 通 常 会 创 建 若 干 个 进 程 。 其 中 有 些 是 ， 也 就 是 同 用 户 进 行 交 互 并 替 他 们 完 成 工 作 的 进 程 。 一 些 运 行 在 后 台 ， 并 不 与 特 定 的 用 户 进 行 交 互 ， 例 如 ， 设 计 一 个 进 程 来 接 收 发 来 的 电 子 邮 件 ， 这 个 进 程 大 部 分 的 时 间 都 在 休 眠 ， 但 是 只 要 邮 件 到 来 后 这 个 进 程 就 会 被 唤 醒 。 还 可 以 设 计 一 个 进 程 来 接 收 对 该 计 算 机 上 网 页 的 传 入 请 求 ， 在 请 求 到 达 的 进 程 唤 醒 来 处 理 网 页 的 传 入 请 求 。 进 程 运 行 在 后 台 用 来 处 理 一 些 活 动 像 是   e - m a i l ， w e b   网 页 ， 新 闻 ， 打 印 等 等 被 称 为   。 大 型 系 统 会 有 很 多 守 护 进 程 。 在   U N I X   中 ，   程 序 可 以 列 出 正 在 运 行 的 进 程 ，   在   W i n d o w s   中 ， 可 以 使 用 任 务 管 理 器 。 系 统 调 用 创 建 系 统 调 用 创 建 除 了 在 启 动 阶 段 创 建 进 程 之 外 ， 一 些 新 的 进 程 也 可 以 在 后 面 创 建 。 通 常 ， 一 个 正 在 运 行 的 进 程 会 发 出 用 来 创 建 一 个 或 多 个 新 进 程 来 帮 助 其 完 成 工 作 。 例 如 ， 如 果 有 大 量 的 数 据 需 要 经 过 网 络 调 取 并 进 行 顺 序 处 理 ， 那 么 创 建 一 个 进 程 读 数 据 ， 并 把 数 据 放 到 共 享 缓 冲 区 中 ， 而 让 第 二 个 进 程 取 走 并 正 确 处 理 会 比 较 容 易 些 。 在 多 处 理 器 中 ， 让 每 个 进 程 运 行 在 不 同 的   C P U   上 也 可 以 使 工 作 做 的 更 快 。 用 户 请 求 创 建 用 户 请 求 创 建 在 许 多 交 互 式 系 统 中 ， 输 入 一 个 命 令 或 者 双 击 图 标 就 可 以 启 动 程 序 ， 以 上 任 意 一 种 操 作 都 可 以 选 择 开 启 一 个 新 的 进 程 ， 在 基 本 的   U N I X   系 统 中 运 行   X ， 新 进 程 将 接 管 启 动 它 的 窗 口 。 在   W i n d o w s   中 启 动 进 程 时 ， 它 一 般 没 有 窗 口 ， 但 是 它 可 以 创 建 一 个 或 多 个 窗 口 。 每 个 窗 口 都 可 以 运 行 进 程 。 通 过 鼠 标 或 者 命 令 就 可 以 切 换 窗 口 并 与 进 程 进 行 交 互 。 交 互 式 系 统 是 以 人 与 计 算 机 之 间 大 量 交 互 为 特 征 的 计 算 机 系 统 ， 比 如 游 戏 、 w e b 浏 览 器 ， I D E   等 集 成 开 发 环 境 。 批 处 理 创 建 批 处 理 创 建 认 识 到 一 个 进 程 所 需 的 条 件 前 台 进 程 ( n u m e r o u s   p r o c e s s e s ) 守 护 进 程 ( d a e m o n s ) p s 系 统 调 用
最 后 一 种 创 建 进 程 的 情 形 会 在 中 应 用 。 用 户 在 这 种 系 统 中 提 交 批 处 理 作 业 。 当 操 作 系 统 决 定 它 有 资 源 来 运 行 另 一 个 任 务 时 ， 它 将 创 建 一 个 新 进 程 并 从 其 中 的 输 入 队 列 中 运 行 下 一 个 作 业 。 从 技 术 上 讲 ， 在 所 有 这 些 情 况 下 ， 让 现 有 流 程 执 行 流 程 是 通 过 创 建 系 统 调 用 来 创 建 新 流 程 的 。 该 进 程 可 能 是 正 在 运 行 的 用 户 进 程 ， 是 从 键 盘 或 鼠 标 调 用 的 系 统 进 程 或 批 处 理 程 序 。 这 些 就 是 系 统 调 用 创 建 新 进 程 的 过 程 。 该 系 统 调 用 告 诉 操 作 系 统 创 建 一 个 新 进 程 ， 并 直 接 或 间 接 指 示 在 其 中 运 行 哪 个 程 序 。 在   U N I X   中 ， 仅 有 一 个 系 统 调 用 来 创 建 一 个 新 的 进 程 ， 这 个 系 统 调 用 就 是   。 这 个 调 用 会 创 建 一 个 与 调 用 进 程 相 关 的 副 本 。 在   f o r k   后 ， 一 个 父 进 程 和 子 进 程 会 有 相 同 的 内 存 映 像 ， 相 同 的 环 境 字 符 串 和 相 同 的 打 开 文 件 。 通 常 ， 子 进 程 会 执 行     或 者 一 个 简 单 的 系 统 调 用 来 改 变 内 存 映 像 并 运 行 一 个 新 的 程 序 。 例 如 ， 当 一 个 用 户 在   s h e l l   中 输 出   s o r t   命 令 时 ， s h e l l   会   f o r k 一 个 子 进 程 然 后 子 进 程 去 执 行   s o r t   命 令 。 这 两 步 过 程 的 原 因 是 允 许 子 进 程 在   f o r k   之 后 但 在   e x e c v e   之 前 操 作 其 文 件 描 述 符 ， 以 完 成 标 准 输 入 ， 标 准 输 出 和 标 准 错 误 的 重 定 向 。 在   W i n d o w s   中 ， 情 况 正 相 反 ， 一 个 简 单 的   W i n 3 2   功 能 调 用   ， 会 处 理 流 程 创 建 并 将 正 确 的 程 序 加 载 到 新 的 进 程 中 。 这 个 调 用 会 有   1 0   个 参 数 ， 包 括 了 需 要 执 行 的 程 序 、 输 入 给 程 序 的 命 令 行 参 数 、 各 种 安 全 属 性 、 有 关 打 开 的 文 件 是 否 继 承 控 制 位 、 优 先 级 信 息 、 进 程 所 需 要 创 建 的 窗 口 规 格 以 及 指 向 一 个 结 构 的 指 针 ， 在 该 结 构 中 新 创 建 进 程 的 信 息 被 返 回 给 调 用 者 。 除 了     W i n   3 2   中 大 概 有   1 0 0   个 其 他 的 函 数 用 于 处 理 进 程 的 管 理 ， 同 步 以 及 相 关 的 事 务 。 下 面 是   U N I X   操 作 系 统 和   W i n d o w s   操 作 系 统 系 统 调 用 的 对 比 大 型 机 的 批 处 理 系 统 f o r k e x e c v e C r e a t e P r o c e s s C r e a t e P r o c e s s
在   U N I X   和   W i n d o w s   中 ， 进 程 创 建 之 后 ， 父 进 程 和 子 进 程 有 各 自 不 同 的 地 址 空 间 。 如 果 其 中 某 个 进 程 在 其 地 址 空 间 中 修 改 了 一 个 词 ， 这 个 修 改 将 对 另 一 个 进 程 不 可 见 。 在   U N I X   中 ， 子 进 程 的 地 址 空 间 是 父 进 程 的 一 个 拷 贝 ， 但 是 却 是 两 个 不 同 的 地 址 空 间 ； 不 可 写 的 内 存 区 域 是 共 享 的 。 某 些   U N I X   实 现 是 正 是 在 两 者 之 间 共 享 ， 因 为 它 不 能 被 修 改 。 或 者 ， 子 进 程 共 享 父 进 程 的 所 有 内 存 ， 但 是 这 种 情 况 下 内 存 通 过     共 享 ， 这 意 味 着 一 旦 两 者 之 一 想 要 修 改 部 分 内 存 ， 则 这 块 内 存 首 先 被 明 确 的 复 制 ， 以 确 保 修 改 发 生 在 私 有 内 存 区 域 。 再 次 强 调 ， 可 写 的 内 存 是 不 能 被 共 享 的 可 写 的 内 存 是 不 能 被 共 享 的 。 但 是 ， 对 于 一 个 新 创 建 的 进 程 来 说 ， 确 实 有 可 能 共 享 创 建 者 的 资 源 ， 比 如 可 以 共 享 打 开 的 文 件 。 在 在   W i n d o w s   中 ， 从 一 开 始 父 进 程 的 地 址 空 间 和 子 进 程 的 地 址 空 间 就 是 不 同 的 中 ， 从 一 开 始 父 进 程 的 地 址 空 间 和 子 进 程 的 地 址 空 间 就 是 不 同 的 。 进 程 的 终 止 进 程 的 终 止 进 程 在 创 建 之 后 ， 它 就 开 始 运 行 并 做 完 成 任 务 。 然 而 ， 没 有 什 么 事 儿 是 永 不 停 歇 的 ， 包 括 进 程 也 一 样 。 进 程 早 晚 会 发 生 终 止 ， 但 是 通 常 是 由 于 以 下 情 况 触 发 的 写 时 复 制 ( c o p y - o n - w r i t e ) 正 常 退 出 ( 自 愿 的 ) 错 误 退 出 ( 自 愿 的 )
正 常 退 出 正 常 退 出 多 数 进 程 是 由 于 完 成 了 工 作 而 终 止 。 当 编 译 器 完 成 了 所 给 定 程 序 的 编 译 之 后 ， 编 译 器 会 执 行 一 个 系 统 调 用 告 诉 操 作 系 统 它 完 成 了 工 作 。 这 个 调 用 在   U N I X   中 是     ， 在   W i n d o w s   中 是   。 面 向 屏 幕 中 的 软 件 也 支 持 自 愿 终 止 操 作 。 字 处 理 软 件 、 I n t e r n e t   浏 览 器 和 类 似 的 程 序 中 总 有 一 个 供 用 户 点 击 的 图 标 或 菜 单 项 ， 用 来 通 知 进 程 删 除 它 所 打 开 的 任 何 临 时 文 件 ， 然 后 终 止 。 错 误 退 出 错 误 退 出 进 程 发 生 终 止 的 第 二 个 原 因 是 发 现 严 重 错 误 ， 例 如 ， 如 果 用 户 执 行 如 下 命 令 为 了 能 够 编 译   f o o . c   但 是 该 文 件 不 存 在 ， 于 是 编 译 器 就 会 发 出 声 明 并 退 出 。 在 给 出 了 错 误 参 数 时 ， 面 向 屏 幕 的 交 互 式 进 程 通 常 并 不 会 直 接 退 出 ， 因 为 这 从 用 户 的 角 度 来 说 并 不 合 理 ， 用 户 需 要 知 道 发 生 了 什 么 并 想 要 进 行 重 试 ， 所 以 这 时 候 应 用 程 序 通 常 会 弹 出 一 个 对 话 框 告 知 用 户 发 生 了 系 统 错 误 ， 是 需 要 重 试 还 是 退 出 。 严 重 错 误 严 重 错 误 进 程 终 止 的 第 三 个 原 因 是 由 进 程 引 起 的 错 误 ， 通 常 是 由 于 程 序 中 的 错 误 所 导 致 的 。 例 如 ， 执 行 了 一 条 非 法 指 令 ， 引 用 不 存 在 的 内 存 ， 或 者 除 数 是   0   等 。 在 有 些 系 统 比 如   U N I X   中 ， 进 程 可 以 通 知 操 作 系 统 ， 它 希 望 自 行 处 理 某 种 类 型 的 错 误 ， 在 这 类 错 误 中 ， 进 程 会 收 到 信 号 （ 中 断 ） ， 而 不 是 在 这 类 错 误 出 现 时 直 接 终 止 进 程 。 被 其 他 进 程 杀 死 被 其 他 进 程 杀 死 第 四 个 终 止 进 程 的 原 因 是 ， 某 个 进 程 执 行 系 统 调 用 告 诉 操 作 系 统 杀 死 某 个 进 程 。 在   U N I X   中 ， 这 个 系 统 调 用 是   k i l l 。 在 W i n 3 2   中 对 应 的 函 数 是   （ 注 意 不 是 系 统 调 用 ） 。 进 程 的 层 次 结 构 进 程 的 层 次 结 构 在 一 些 系 统 中 ， 当 一 个 进 程 创 建 了 其 他 进 程 后 ， 父 进 程 和 子 进 程 就 会 以 某 种 方 式 进 行 关 联 。 子 进 程 它 自 己 就 会 创 建 更 多 进 程 ， 从 而 形 成 一 个 进 程 层 次 结 构 。 U N I X   进 程 体 系 进 程 体 系 在   U N I X   中 ， 进 程 和 它 的 所 有 子 进 程 以 及 子 进 程 的 子 进 程 共 同 组 成 一 个 进 程 组 。 当 用 户 从 键 盘 中 发 出 一 个 信 号 后 ， 该 信 号 被 发 送 给 当 前 与 键 盘 相 关 的 进 程 组 中 的 所 有 成 员 （ 它 们 通 常 是 在 当 前 窗 口 创 建 的 所 有 活 动 进 程 ） 。 每 个 进 程 可 以 分 别 捕 获 该 信 号 、 忽 略 该 信 号 或 采 取 默 认 的 动 作 ， 即 被 信 号   k i l l   掉 。 错 误 退 出 ( 自 愿 的 ) 严 重 错 误 ( 非 自 愿 的 ) 被 其 他 进 程 杀 死 ( 非 自 愿 的 ) e x i t E x i t P r o c e s s c c   f o o . c         T e r m i n a t e P r o c e s s
这 里 有 另 一 个 例 子 ， 可 以 用 来 说 明 层 次 的 作 用 ， 考 虑     在 启 动 时 如 何 初 始 化 自 己 。 一 个 称 为     的 特 殊 进 程 出 现 在 启 动 映 像 中   。 当   i n i t   进 程 开 始 运 行 时 ， 它 会 读 取 一 个 文 件 ， 文 件 会 告 诉 它 有 多 少 个 终 端 。 然 后 为 每 个 终 端 创 建 一 个 新 进 程 。 这 些 进 程 等 待 用 户 登 录 。 如 果 登 录 成 功 ， 该 登 录 进 程 就 执 行 一 个   s h e l l   来 等 待 接 收 用 户 输 入 指 令 ， 这 些 命 令 可 能 会 启 动 更 多 的 进 程 ， 以 此 类 推 。 因 此 ， 整 个 操 作 系 统 中 所 有 的 进 程 都 隶 属 于 一 个 单 个 以   i n i t   为 根 的 进 程 树 。 W i n d o w s   进 程 体 系 进 程 体 系 相 反 ， W i n d o w s   中 没 有 进 程 层 次 的 概 念 ， W i n d o w s   中 所 有 进 程 都 是 平 等 的 ， 唯 一 类 似 于 层 次 结 构 的 是 在 创 建 进 程 的 时 候 ， 父 进 程 得 到 一 个 特 别 的 令 牌 （ 称 为 句 柄 ） ， 该 句 柄 可 以 用 来 控 制 子 进 程 。 然 而 ， 这 个 令 牌 可 能 也 会 移 交 给 别 的 操 作 系 统 ， 这 样 就 不 存 在 层 次 结 构 了 。 而 在   U N I X   中 ， 进 程 不 能 剥 夺 其 子 进 程 的   。 （ 这 样 看 来 ， 还 是   W i n d o w s   比 较 ） 。 进 程 状 态 进 程 状 态 尽 管 每 个 进 程 是 一 个 独 立 的 实 体 ， 有 其 自 己 的 程 序 计 数 器 和 内 部 状 态 ， 但 是 ， 进 程 之 间 仍 然 需 要 相 互 帮 助 。 例 如 ， 一 个 进 程 的 结 果 可 以 作 为 另 一 个 进 程 的 输 入 ， 在   s h e l l   命 令 中 第 一 个 进 程 是   ， 将 三 个 文 件 级 联 并 输 出 。 第 二 个 进 程 是   ， 它 从 输 入 中 选 择 具 有 包 含 关 键 字     的 内 容 ， 根 据 这 两 个 进 程 的 相 对 速 度 （ 这 取 决 于 两 个 程 序 的 相 对 复 杂 度 和 各 自 所 分 配 到 的   C P U   时 间 片 ） ， 可 能 会 发 生 下 面 这 种 情 况 ，   准 备 就 绪 开 始 运 行 ， 但 是 输 入 进 程 还 没 有 完 成 ， 于 是 必 须 阻 塞   g r e p   进 程 ， 直 到 输 入 完 毕 。 当 一 个 进 程 开 始 运 行 时 ， 它 可 能 会 经 历 下 面 这 几 种 状 态 U N I X i n i t 进 程 权 渣 c a t   c h a p t e r 1   c h a p t e r 2   c h a p t e r 3   |   g r e p   t r e e c a t g r e p t r e e g r e p
图 中 会 涉 及 三 种 状 态 ， 运 行 态 指 的 就 是 进 程 实 际 占 用   C P U   时 间 片 运 行 时 ， 就 绪 态 指 的 是 可 运 行 ， 但 因 为 其 他 进 程 正 在 运 行 而 处 于 就 绪 状 态 ， 除 非 某 种 外 部 事 件 发 生 ， 否 则 进 程 不 能 运 行 逻 辑 上 来 说 ， 运 行 态 和 就 绪 态 是 很 相 似 的 。 这 两 种 情 况 下 都 表 示 进 程 ， 但 是 第 二 种 情 况 没 有 获 得   C P U   时 间 分 片 。 第 三 种 状 态 与 前 两 种 状 态 不 同 的 原 因 是 这 个 进 程 不 能 运 行 ， C P U   空 闲 时 也 不 能 运 行 。 三 种 状 态 会 涉 及 四 种 状 态 间 的 切 换 ， 在 操 作 系 统 发 现 进 程 不 能 继 续 执 行 时 会 发 生 的 轮 转 ， 在 某 些 系 统 中 进 程 执 行 系 统 调 用 ， 例 如   ， 来 获 取 一 个 阻 塞 的 状 态 。 在 其 他 系 统 中 包 括   U N I X ， 当 进 程 从 管 道 或 特 殊 文 件 （ 例 如 终 端 ） 中 读 取 没 有 可 用 的 输 入 时 ， 该 进 程 会 被 自 动 终 止 。 转 换   2   和 转 换   3   都 是 由 进 程 调 度 程 序 （ 操 作 系 统 的 一 部 分 ） 引 起 的 ， 进 程 本 身 不 知 道 调 度 程 序 的 存 在 。 转 换   2   的 出 现 说 明 1 .   运 行 态 2 .   就 绪 态 3 .   阻 塞 态 可 运 行 状 态 1 p a u s e
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