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第3章 进程的描述与控制 引言 3．1 程序执行方式 3．2 进程描述 3．3进程状态 3．4 进程控制 3．5 线程 3．6 Linux进程管理 3．7 Windows的进程管理 引言 进程是操作系统中最重要的概念之一，简单地说，进程就是程序的执行过程。具体的说，进程是系统进行资源分配的基本单位，同时也是处理器调度和运行的基本单位。现代操作系统的四大特征均基于进程而形成。因此，进程是操作系统中最基本、最重要的概念。 3．1程序执行方式 程序的执行方式分为顺序执行方式和并发执行方式两种。在早期的系统中，只有当一个程序执行完后，另一个程序才可执行，这是程序的顺序执行方式；而在多道程序环境下，多个程序同时进入内存，程序的执行方式是并发执行方式。程序的这两种执行方式有着明显的不同。正是程序并发执行的原因，引入了进程的概念。 3．1．1 程序顺序执行 程序的顺序执行：各道程序顺序进入内存，只有前一道程序运行结束退出内存，后一道程序方可进入内存运行。 程序顺序执行示意图： 3．1．1 程序顺序执行 程序顺序执行时的特征： 顺序性：程序的执行总是按照程序结构所指定的次序顺序连续进行。只有前一个操作结束才能执行后继操作。除了人为干预造成机器暂停之外，否则，前一个操作的结束就意味着后一个操作的开始。 封闭性：封闭性包含两方面含义： 资源封闭性：程序在执行期间，全部系统资源为该程序所独占，除了资源的初始状态由操作系统设定之外，程序一旦进入系统，则资源的状态不受外界因素影响，完全由该程序所控制，只有该程序才能改变它。 3．1．1 程序顺序执行 结果封闭性：程序的执行结果与执行速度无关。换言之，程序无论是从头到尾不停顿地执行，还是断断续续地间断执行，其最终结果都是唯一确定的。 可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序多次重复执行时，无论它是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。如程序中存在错误，则错误也能够再现。 3．1．2 程序并发执行 程序的并发执行：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的这种执行方式。 程序并发执行的条件： 从硬件角度：中断机构的设立使得多种硬件部件能同时操作，即硬件具有了并行操作能力，而通道技术的出现则使处理器与输入输出设备之间可以并行工作。 从操作系统角度：多道程序设计技术的引入，使得内存中可同时驻留一道以上的程序，它们同时活动在不同硬件部件上，硬件的并行性能得到进一步发挥。 3．1．2 程序并发执行 程序的并发执行示意图： 3．1．2 程序并发执行 程序并发执行时的特征： 间断性：并发执行的程序，由于相互之间的依赖和制约关系，将不是连续执行而是处于“执行―暂停―再执行”的活动规律中，即它有时处于执行状态，有时又由于某种原因而暂停执行，当这种原因消失又恢复至执行状态。因此，程序中前一个动作的结束并不一定意味着后一个动作的开始，程序的执行失去连续性而呈现出间断性特征。 失去封闭性：程序在并发执行时，多道程序共享系统的各类资源，由于资源数量有限，必然导致并发程序对资源的竞争从而改变程序执行的速度。这样，每个程序的执行都会受到其它程序的影响，其执行结果将不可避免地失去封闭性。下面的例子说明了这一点。 3．1．2 程序并发执行 【例3-1】假设在一条单向行驶的公路上经常有卡车通过，观察者和报告者并发工作。观察者不断观察并对通过的卡车计数，报告者定时地将观察者的计数值打印出来，然后将计数器清零。观察者和报告者并发执行的程序如下,试分析n可能的计算结果（主程序main中的parbegin表示多个程序可以并发执行） 3．1．2 程序并发执行 int n=0; void observer(void) { while(1) { … n++; remainder of observer; } } 3．1．2 程序并发执行 void reporter (void) { while(1) { … print(n); n=0; remainde