多任务：让程序具备同时处理多个任务的能力（并发）

如何实现多任务：多进程、多线程

（一）进程

1.什么是进程

进程：正在执行的程序，需要消耗内存和CPU

进程和程序的区别：

（1）程序是一组数据指令集和，存储在硬盘空间，是静态的

（2）进程存储在内存空间，执行过程需要CPU参与（内存+CPU）

（3）进程具备动态生命周期，从启动到消亡

（4）程序运行起来产生一个进程，也可产生多个进程

（5）在一个进程中也可以执行多个程序

2.进程的创建

./a.out -----> 启动进程

进程在被创建的时候，操作系统会为该进程分配0-4G的虚拟内存空间

进程是操作系统资源分配的最小单位

3.进程的调度

• CPU调度进程：宏观并行、微观串行（并发）

并行：多个任务同时执行

• CPU调度算法：

（1）时间片轮询算法

（2）先来先服务、后来后服务算法

（3）高优先级优先执行算法

（4）短作业优先算法

4.进程的状态

操作系统进程状态三态图：

Linux操作系统进程状态及转换关系：

（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

S+：处于可中断睡眠状态的前台进程

S：处于可中断睡眠状态的后台进程

T：处于暂停态的后台进程

与终端相关联的多为前台进程

5.进程的消亡

（1）进程退出

• 进程执行结束退出
• 主函数中遇到return退出
• exit() 、_exit() 、Exit()，结束进程

#include <stdlib.h>
void exit(int status);

功能：退出一个进程
参数：
    status：进程结束时的状态
    0：正常退出
    ！0：因为其他原因退出
    

#include <unistd.h>
void _exit(int status);

#include <stdlib.h>
void _Exit(int status);

• 通过信号结束一个进程（kill -9 进程ID）

（2）进程回收

僵尸进程和孤儿进程

• 僵尸进程：进程已退出，但其资源空间没有被其父进程回收

如何避免僵尸进程产生：

1）由其父进程对僵尸态进程进行回收：wait()、waitpid()

2）让进程成为一个孤儿进程，结束后，由操作系统回收

• 孤儿进程：父进程先结束，其父进程创建的子进程成为孤儿进程，将会被系统进程所收养，结束后，由系统进程回收。比j如：守护进程

6.进程相关命令

（1）ps -aux

查看操作系统所有进程的相关参数：PID（进程ID）、创建者、状态、CPU占有率、内存占有率等

ps -aux | grep ./a.out：利用管道符查找某指定名称的进程

| ：管道：将前面的输出作为后面的输入

grep：字符串查找

（2）ps -ef

查看操作系统所有进程的相关参数：PID、PPID

父进程：创建新进程的进程是该新进程的父进程（PPID：父进程ID号）

子进程：创建出来的新进程是子进程（PID：Process ID 进程ID号）

（3）top

动态查看进程的状态及CPU占有率、内存占有率

（4）pstree

以树状形式查看进程间的创建关系（族谱图）

pstree -sp：以树状形式查看，带ID号

pstree -sp 进程ID：查看指定ID的进程的创建关系

（5）kill

kill -信号名称/信号ID PID：给PID对应的进程发送一个信号

kill -l：查看系统定义出来的信号

kill -9 进程ID：结束一个进程（杀死进程）

常用：9）杀死进程          18）继续          19）暂停

（6）jobs

查看当前后台进程编号

（7）fg 后台进程编号

将一个后台进程调到前台

7.进程相关的函数

fork()

子进程：操作系统通过完整拷贝父进程0-3G的用户空间数据到子进程

内核空间拷贝部分内容：PCB块

                                        PID不拷贝、PPID不拷贝

                                        程序执行的位置、文件管理要拷贝

PCB块：进程控制块

注意：

（1）进程共用3G-4G这1G的内核空间

（2）但各自进程0-3G用户空间互相独立，不能互相通信

（3）进程间不能直接通信，通信需要借助内核空间（IPC机制）

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t fork(void);
功能：创建新进程，新进程叫子进程，原来的进程为父进程
返回值：
    成功：父进程中返回子进程的PID号；子进程中返回0
    失败：-1，没有新进程被创建
getpid()：获取当前进程自己的PID号
petppid()：获取当前进程的父进程的PID号

示例：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    pid_t pid = fork();
    printf("pid = %d\n",pid);

    if(pid > 0)
    {
        while(1)
        {
            printf("Father process:myid = %d, son id = %d\n",getpid(),pid);
            sleep(1);
        }
    }
    else if(pid == 0)
    {
        while(1)
        {
            printf("son process:myid = %d, father id = %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        perror("fork error");
    }

    return 0;
}