『APUE自学笔记』进程控制

三个特殊进程

• PID==0（调度进程）

作用：实现进程间的调度和切换，该进程会让CPU轮换的执行所有的进程。
OS启动起来后，最后有一部分代码会持续的运行，这个就是调度的进程。由于这个进程是OS的一部分，凡是由OS代码演变来的进程，都称之为系统进程。

• PID==1（init进程）

作用1：初始化。他会去读取各种各样的系统文件，使用文件中的数据来初始化OS的启动。
作用2：托管孤儿进程。
作用3：作为所有进程的原始父进程。
这个进程的代码不属于OS的代码，这个进程是一个独立的程序，程序代码放在了/sbin/init下，当OS启动起来后，OS会去执行init程序，将它的代码加载到内存，使其运行起来。

• PID==1（页守护进程）

作用：专门负责虚拟内存的页操作。
与调度进程一样，也是一个系统进程，代码属于OS的一部分。

程序如何运行起来的

1° 在内存中划出一片内存空间
2° 将硬盘上可执行文件中的代码（机器指令）拷贝到划出的内存空间中
3° pc指向第一条指令，cpu取指运行
以上三步Linux通过系统调用实现。

fork：开辟出一块内存空间
exec：将程序代码（机器指令）拷贝到开辟的内存空间中，并让pc指向第一条指令，CPU开始执行，进程就运行起来了。

fork后，子进程拥有的独立属性（不会从父进程继承的属性）

1. 进程ID。
2. 不同的父进程ID。
3. 父进程设置的锁，子进程不能被继承。
4. ……

exec加载器

将新程序代码（编译后的机器指令）加载到子进程的内存空间，替换掉原有的与父进程相同的代码和数据，让子进程空间运行全新的程序。

关于exec函数族：

exec的函数有很多个，它们分别是execve、execl、execv、execle、execlp、execvp，都是加载函数。其中execve是系统函数，其余的都是基于execve封装得到的库函数。

exec可以执行java程序吗？

java属于解释性语言，它所写的程序被编译后只是字节码，并不是能被CPU直接执行的机器指令，所以不能被execve直接加载执行，而是被虚拟机解释执行。execve需要先加载运行java虚拟机程序，然后再由虚拟机程序去将字节码解释为机器指令，再由cpu去执行。

wait()

原理：

（1）父进程调用wait等子进程结束，如果子进程没有结束的话，父进程调用wait时会一直休眠的等。
（2）子进程将退出状态返回给内核，内核构建“进程终止状态”。
（3）内核向父进程发送SIGCHLD信号，通知父进程子进程结束了。如果父进程没有调用wait，会忽略这个信号，表示不关心子进程的终止状态。如果父进程正在调用wait时，子进程终止，则wait会被SIGCHLD信号唤醒，并获取进“进程终止状态”。

wait的缺点：

如果父进程fork创建出了好多子进程，wait只能获取最先终止的那个子进程的“终止”状态，其它的将无法获取，如果想获取所有子进程终止状态，或者只想获取指定子进程的进程终止状态，需要使用wait的兄弟函数waitpid，

编译型语言与解释型语言启动方式的区别

（1）运行编译型语言的程序

1° 父进程（命令行终端、图形界面）会fork复制出子进程空间
2° 调用exec加载器，直接将编译后代码拷贝到子进程空间然后被CPU执行时，整个程序就运行起来了。

（2）运行解释型语言的程序

1° 父进程（命令行窗口、图形界面）会fork复制出子进程空间
2° 调用exec加载java虚拟机程序，将虚拟机程序的代码拷贝到子进程空间中。
3° 当java虚拟机程序运行起来后，会自动的去解释编译得到的java字节码文件，将字节码翻译为机器指令，cpu再去执行翻译得到的机器指令。每解释一句，cpu就会执行一句，在虚拟机的翻译下，整个java进程就开始运行起来了。（JVM与Java进程的关系是1对1的，每启动一个Java进程都需要先运行一个JVM）

思考：虚拟机程序是什么语言写的?

虚拟机程序能够被exec直接加载运行，说明虚拟机必然是编译型语言写的，如果虚拟机使用解释性语言来写的话，编译后得到是字节码，字节码不是机器指令，此时还要另外安装一个程序来解释虚拟机程序，这就陷入了鸡生蛋蛋生鸡的问题。所以java虚拟机必须使用编译型语言来写，即C/C++。