一 . 多任务

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

1.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合，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. 进程具备动态的生命周期，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：

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

5. 进程的消亡

1. 进程退出

1. 进程执行结束退出
2. 主函数中遇到return退出
3. exit()，exit() ,Exit()结束进程
4. 通过信号结束一个进程（kill -9 进程ID）
   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

void _exit(int status);
void _Exit(int status);

2. 进程回收

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号）、创建者、状态、CPU占有率、内存占有率
ps -aux | grep a.out
| 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
子进程：创建出来的新进程是子进程
PID : Process ID 进程ID号
PPID：父进程ID号

3. top
动态查看进程状态及CPU占有率、内存占有率

4. pstree
查看进程间的创建关系（族谱图）
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 PID ：结束一个进程
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

6. fg 后台进程编号
将后台进程调到前台
jobs ：查看当前后台进程编号

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

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，要通信需要借助内核空间（IPC机制）
   

pid_t fork(void);
功能：创建新的进程，新进程叫子进程，原来的进程叫父进程
参数：
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
getppid（）：获取当前进程的父进程的PID号

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。

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。
比如：守护进程

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. 让进程称为孤儿进程，结束后，由操作系统回收。

wait（）

waitpid（）

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

exit

*pid_t wait(int wstatus);
功能：阻塞回收僵尸态的进程资源空间和状态，
参数：
wstatus ：用来存储进程退出时的状态参数
返回值：
成功：回收到的子进程ID号
失败：-1
wait(NULL);

*pid_t waitpid(pid_t pid, int status, int options);
功能：回收指定进程的资源
和wait功能相似，比wait更灵活
参数：
pid：
<-1 回收指定进程组内的任意子进程 （-100.等待GID=100的进程组中的任意子进程）
-1 回收任意子进程，组内外
0 回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程，组内

0 回收指定ID的子进程
status 子进程退出时候的状态，
如果不关注退出状态用NULL；
options 选项

2. 线程
   0 表示回收过程会阻塞等待
   WNOHANG 表示非阻塞模式回收资源。
   返回值： 成功 返回接收资源的子进程pid
   失败 -1
   设定为非阻塞且没有回收到子进程返回0
   waitpid如果以阻塞方式回收和wait使用方式一样
   如果父进程有任务需要执行，则可以选择waitpid非阻塞方式回收，此时搭配轮询方式实现。

8.exec函数簇

作用：在一个进程中，执行外部的一个可执行程序。
本质：exec将要执行的外部程序替换到了进程的文本区

int execl(const char *path, const char arg, …
/ (char *) NULL */);

参数：
path ：可执行行程序所在路径
“/bin/ls”
arg : 执行可执行程序时，传递的参数。
NULL ：参数的结束标志
返回值：
失败：-1
int execlp(const char *file, const char arg, …
/ (char *) NULL */);

功能：执行PATH环境变量保存的路径中的可执行程序
参数：
file ：可执行文件的名称
arg : 执行可执行程序时，传递的参数。
NULL ：参数的结束标志

int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

参数：
path ：可执行行程序所在路径
file ：可执行文件的名称
argv ：存放执行可执行程序时传递参数的指针数组
int execle(const char *path, const char arg, …
/, (char *) NULL, char * const envp[ ] */);
int execvpe(const char *file, char *const argv[ ],
char *const envp[]);

l ： list–》列表
p ： PATH ：环境变量 ：保存了系统中已有的可执行程序的存放路径
v ： vector ：容器