Linux软件编程（5）—进程（1）

原创已于 2025-08-15 20:21:21 修改 · 680 阅读

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#linux #java #jvm

于 2025-08-14 21:56:38 首次发布

一、进程

1.进程概念

进程是是程序动态执行的过程，包括创建、调度、消亡；而程序是存放在外存中的一段数据的集合

2.进程创建

（1）进程空间分布：

①每个进程运行起来后，操作系统开辟 0 - 4G虚拟内存空间

②进程空间：用户空间 + 内核空间（不允许用户访问）

③用户空间：文本段（文本区） + 数据段（数据区） + 系统数据段（堆区、栈区）

④文本段：存放代码和指令

⑤数据段：字符串常量、已初始化全局变量/静态变量、未初始化全局变量/静态变量

⑥数据区存放数据特点：

未经初始化值为0值

编译时开辟空间

程序结束时回收空间

⑦系统数据段：堆区（malloc空间）、栈区（局部变量、函数运行）

堆区存放数据特点：

malloc申请堆区空间

free释放堆区空间

注意：避免产生内存泄露

栈区存放数据特点：

未经初始化值为随机值

执行到变量定义开辟内存空间

超过变量作用域回收变量空间

（2）虚拟地址和物理地址：

① 虚拟地址：

所有能够被用户看到的地址均为虚拟地址，表示用户可以寻址的范围

②物理地址：

内存存放数据对应的实际硬件物理地址

③ MMU:

实际地址和物理地址之间的映射由内存映射单元（MMU）完成

（3）多进程存储：

存储方式：

多个进程空间在操作系统中存储时，空间是独立的（物理地址是独立的）

多个进程在操作系统中共用同一个虚拟内存空间（虚拟地址是共享的）

（4）多进程的调度：

①常见的进程调度算法：

先来先执行，后来后执行

高优先级调度算法

时间片轮转调度算法

②多进程调度本质：

宏观并行，微观串行

宏观分析：一个CPU同时执行多个进程任务

微观分析：一个CPU在多个任务中高速切换保障多任务执行

（5）进程相关的命令：

①top

示例：top
功能：根据CPU占用率和内存占用率查看当前所有进程的信息
PID：唯一区分进程的ID号
USER：创建者

PR NI：优先级
VIRT
RES
SHR：资源占用
S：状态
%CPU:CPU占用率
%MEM:内存占用率
TIME+：运行的时长
COMMAND：进程命令
q退出

②ps -ef

示例：ps -ef
功能：查看该时刻的所有进程信息
UID：创建进程的用户
PID：进程的ID号
PPID：父进程的ID号
C
STIME
TTY：进程依赖的终端
TIME
CMD
ps -ef | grep 进程名
查找与进程名对应的进程信息

③ps -aux

示例：ps -aux
功能：查看该时刻的所有进程信息
USER
PID
%CPU
%MEM
VSZ
RSS
TTY
STAT：进程的状态
START TIME
COMMAND

④ 后台执行进程任务

示例：./a.out &
功能：后台执行a.out进程

⑤jobs

示例：jobs
功能：查看终端下所有的后台进程

⑥fg

示例：fg 编号（通过jobs查看）
功能：后台执行的任务放到前台执行

⑦ nice/renice

示例：nice -n 优先级编号进程名
renice -n 优先级编号进程PID
功能：改变进程的优先级
优先级范围：-20 - 20
数字越小优先级越高

⑧kill/killall

示例：kill -编号进程PID
killall -编号进程名
功能：杀死进程任务
kill -9 PID

（6）进程状态

3.进程相关函数接口

（1）fork

原型：pid_t fork(void);
功能：
创建一个新的进程，新的进程称为子进程，调用fork的进程称为父进程
参数：
缺省
返回值：
父进程中返回子进程的PID
子进程中返回0
出错返回-1

注意：

子进程拷贝父进程文本段、数据段、系统数据段

进程的PID不一样

fork的返回值不一样，父进程中返回子进程的PID，子进程中返回0

PID：一定是 > 0

（2）getpid和getppid

原型：pid_t getpid(void);
功能：获得调用函数进程的PID号
原型：pid_t getppid(void);
功能：获得调用函数进程的父进程的PID号

e.g.一个父进程生成两个子进程并打印其pid

注：不能连续用两个fork，会导致生成子进程的子进程

#include "head.h"

int main(void)
{
    pid_t pid1;
    pid_t pid2;

    pid1 = fork();
    if(-1 == pid1)
    {
        perror("fail to fork");
        return -1;
    }
    if(0 == pid1)
    {
        printf("子进程１, PID1:%d, PPID:%d\n", getpid(), getppid());
    }
    else if(pid1 > 0)
    {
        pid2 = fork();
        if(-1 == pid2)
        {
            perror("fail to fork");
            return -1;
        }
        if(0 == pid2)
        {
            printf("子进程2, PID2:%d, PPID:%d\n", getpid(), getppid());
        }
        else if(pid2 > 0)
        {
            printf("父进程, PID:%d, childpid1:%d, childpid2:%d\n",getpid(), pid1, pid2);
        }

    }

    while(1)
    {

    }

    return 0;
}

（3）exit与_exit

原型：void exit(int status);
功能：
结束进程任务并返回进程结束状态
参数：
status:进程结束状态的值
原型：void _exit(int status);
功能：
结束进程任务并返回进程结束状态
参数：
status:进程结束状态的

注意：

在主函数中调用exit和return功能保持一致

return在函数内部将结束该函数

exit在函数内部会将进程结束

exit会在结束前刷新缓存区

_exit不会刷新缓存区

（4）进程回收

wait

原型：pid_t wait(int *wstatus);
功能：
回收子进程空间
参数：
wstatus:存放子进程结束状态空间的首地址
返回值：
成功返回回收到的子进程的PID
失败返回-1

注意：wait具有阻塞等待功能，等到有子进程结束才会回收子进程继续向下执行

4.进程消亡

（1）孤儿进程：

父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，被init进程收养

（2）僵尸进程：

是每个进程结束必然会经历的阶段

产生原因：子进程结束后，父进程没有回收子进程空间，导致进程执行结束，空间依然被占用的状态，称为僵尸进程

如何避免产生僵尸进程？

①父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，孤儿进程被init进程收养，子进程再结束，init进程回收进程空间

②子进程结束，父进程回收子进程空间，避免产生僵尸进程