先打个预防针：进程状态本质其实task_struct内部维护的一个int类型的整数，只不过不同的整数表示不同的状态。

1.操作系统的角度理解运行、阻塞、挂起状态

1.1 运行状态

        我们已经知道，PCB是由双向链表进行管理的，但实际上，它又属于调度队列，同时属于两个数据结构？这怎么理解呢？我们先谈一谈内核中链表的实现。

        预备知识：C语言中，对任何类型开辟空间的时候，变量的地址在数字上等于开辟空间中字节地址最小的那一串数字，然后通过偏移量来确定数据。

内核中链表的实现：

        双向链表实际上是在task_struct内部维护的，外部定义结点，内部定义结点对象，通过对象的前后指针指向串联起整个链表，如图：

        然后问题转化成了知道某个对象内部某个变量的地址，怎么求对象的起始地址？也就是该变量的偏移量，解决了这个问题就解决了管理进程时的访问数据问题。我们先定义一个简单的结构体方便说明问题。

struct obj
{
    int a = 0;
    int b = 1;
    int c = 2;
    itn d = 3;
}

int main()
{
    obj s;
    return 0;
}

解决办法：

        偏移量 ：(long long)&((&(struct obj*)0) -> b)  

        起始地址 = (long long)&(s.b)  -  (long long)&((&(struct obj*)0) -> b)  

解释： (strcut obj *)0假设起始地址为0的结构体;->b，访问b这个变量，&再取它的地址，强转为long long后的结果就是偏移量，核心要理解的就是假设起始地址为0。

问题来了：为什么内核要这么做，设计这么复杂？

答：其一，对内核对象进行管理更具通用性；其二，这样的设计保障了task_struct既可以属于双向链表，又可以属于调度队列，且有需求的话，未来还可以属于任何数据结构！！！

什么是调度队列？

        调度队列是操作系统内核中用于管理进程/线程执行顺序的数据结构；简单来说，就是操作系统的“待办清单”，也就是待CPU处理的。

说明：只要进程在调度队列内部，我们就认为是处于运行状态。

1.2 阻塞状态

        阻塞状态：简单来说，就是进程等待的资源未就绪，造成堵塞。比如当前运行的程序中有scanf，它要访问操作系统，然后访问外设，从键盘读取数据，此时是在调度队列中的，处于运行状态，但是如果迟迟没有等到键盘输入，即资源始终不就位，此时要出调度队列，进入等待队列，读取数据。（等待队列此时需要与访问的外设进行链接，等待资源就位，如下图）此时进程的管理依旧还是数据结构的增删擦查改，无非就是数据结构在变化而已。

所以判断当前是处于运行状态还是阻塞状态，看当前所处的队列即可。

1.3 挂起状态

        当内存资源严重不足时，进程会被“请出”调度列表，它的代码和数据会被换出（swap out）到磁盘上一个叫swap的分区，并且寄存器中的值以及运行道哪一行代码也会被保留进这个swap分区，此时的状态称作挂起状态，当内存资源足够时，再将这部分换入（swap in）内存，那如果换出操作后内存还是严重不足呢？此时系统就有可能杀进程了，直接关闭程序/进程。进程运行期间挂起叫做运行挂起，阻塞期间挂起叫做阻塞挂起。

        问题：swap分区多大最为合适？ 一般认为是内存大小或者内存大小的一半最好，因为swap分区足够大的话，OS会依赖swap分区，swap in 和swap out 操作频率会增加，也就是IO操作增加，而IO操作效率是很低的，降低系统速度。所以挂起的本质就是：用时间换取空间。

       阻塞状态和挂起状态的区分：阻塞状态是进程仍在内存区域，只不过是在等待某种资源，而没有运行，挂起状态的进程已经不在内存当中了。

2. Linux下看待进程状态

static const char *const task_state_array[] = 
{
    "R (running)", /*0 */
    "S (sleeping)", /*1 */
    "D (disk sleep)", /*2 */
    "T (stopped)", /*4 */
    "t (tracing stop)", /*8 */
    "X (dead)", /*16 */
    "Z (zombie)", /*32 */
};

2.1 R

R：运行状态，程序不一定在运行，也可能在调度队列里。还有一种情况就是当死循环打印时，明明当前程序在一直运行，但状态却显示的是S，这是因为CPU太快了，它可能已经完成了十万次输出，但是外设（显示屏）只输出了几万次，此时就是在等待外设完成输出的过程。如下图：

 这里我们看到S的后面有一个'+'，这个' + '表示当前程序是在前台运行。

理解一下前后台：

        试想一下，如果当前有很多程序正在执行，且大部分都需要从键盘读取数据，此时我们输入的数据究竟给那个进程呢？显然我们只能给一个进程输入数据，而能够接收这个数据的程序就叫做前台程序。所以：

        前台程序：能够从键盘当中读取数据的程序，有且只有一个。

        后台程序：也就是不能从键盘读取数据的，可以存在多个。

        那为什么要有前后台呢？那当然是为了提高效率，比如下载和安装软件的时候，你总不能傻傻的等着它下载完才能执行其他命令吧，此时我们就可以把下载和安装放在后台运行，如果有写入数据的话，先向文件中写入即可。要将程序放在后台运行只需在命令的最后加一个‘ & ’,如下：

        前台运行时：

此时输入的命令被忽略（bash被换到后台了，不能从键盘读取数据）但此时的ctrl + c还是能终止程序的。

        后台运行时：

程序后台运行的时候，命令可以被读取和执行，但此时的ctrl + c不再起作用。

kill -9 PID  #此时这个命令才能杀掉程序

      

2.2 S

S：休眠状态，这里的休眠状态也叫做可中断休眠状态，意味着进程在等待事件完成，例如scanf时，等待从键盘获取资源，或者等待从磁盘获取资源。

2.3 T

T：需要获取资源（如scanf）的程序放后台，此时这个程序的状态就是T（stop）

code.c

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 
  4 int main()
  5 {
  6     int a;
  7     while(1)
  8     {
  9         scanf("%d\n",&a);                                                                  
 10          printf("我是一个进程：我的pid是：%d\n a :%d",getpid(),a);
 11          sleep(1);
 12     }
 13     return 0;
 14 }

jobs  #用于查看后台运行的程序
fg [序号]  #将后台程序移至到前台

kill -19 [PID]   #暂停（挂起）一个进程
kill -18 [PID]   #恢复至运行状态  这两一般搭配使用

2. 4 t

t：进程被追踪时暂停。如gdb创建子进程进行调试，打断点，程序运行至断点处停下，此时的状态就是t。

2.5 D

D：磁盘休眠，是一种深度睡眠，不可中断睡眠，OS也杀不掉，只能等待进程自己醒来。这是一种保护措施。

        比如一个进程正在向磁盘写入1GB的数据，而此时内存刚好又严重不足，操作系统会开始杀程序，但是不会杀该进程，因为如果杀了的话，这些1GB的数据怎么处理，不好交代，所以只能等待当前进程完成。

2.6 Z和X

Z（zombie）：进程退出，但是PCB还需要维持一段时间，直到父进程来读取，这段时间就是Z（僵尸进程）状态，Z是走向X的一个过度阶段。

        为什么要这么做呢？因为进程是需要被管理的！父进程通过getpid（）子进程的PID来进行管理，如果一直不读取的话会造成内存泄漏！这对一直运行而不退出的程序（常驻程序）影响会非常大。另一种情况：父进程先结束的子进程被称作孤儿进程，此时子进程会被PID为1（就是bash）的进程领养，避免内存泄漏。

X：是一种瞬时状态，被释放的一瞬间。

完~