进程的五种状态及转换

进程可以处于就绪、执行和阻塞三种基本状态。就绪状态的进程等待CPU资源,执行状态的进程正在运行,而阻塞状态的进程因等待特定事件无法执行。创建状态涉及PCB的填充和资源分配,终止状态则涉及善后处理和PCB的释放。

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进程的三种基本状态

一般而言,每一个进程至少应该处于一下三种基本情况之一。
(1)就绪状态(Ready):是指进程已经处于准备运行的状态(进程已经分配到除cpu以外的所有必要资源),只要再获得cpu,便可立即执行。如果系统中有多个处于就绪状态的进程,通常会按照一定的策略(如优先级策略)排成一个队列,该队列就是就绪队列。
(2)执行状态(Running):指该进程已经获得cpu,正处于执行状态。
(3)阻塞状态(Block):正在执行的进程由于发生某事件(如I/O请求、申请缓冲区失败)无法继续向下执行的状态。同理也会形成阻塞队列。

创建状态和终止状态

(1)创建状态

  • 首先申请一个空白的PCB,并向PCB中填写用于控制和管理进程的信息;
  • 然后分配进程运行时的资源;
  • 最后把该进程转入就绪状态并插入就绪队列中

(2)终止状态

  • 首先,是等待操作系统进行善后处理
  • 最后,将其PCB清零,并将PCB空间返还系统

五种基本状态的切换五种基本状态的切换

### 进程五种状态及其转换关系 进程在其生命周期中会经历多种状态,这些状态反映了进程在系统中的执行情况。以下是进程五种状态及其转换关系的详细说明。 #### 1. 创建状态 当一个新进程被创建时,操作系统会为其分配一个空白的进程控制块(PCB),并填写必要的控制和管理信息[^2]。如果资源无法满足进程的需求,则该进程将停留在创建状态,直到资源可用为止。 #### 2. 就绪状态 一旦进程获得了除CPU以外的所有必要资源,并且可以立即运行,那么该进程便进入就绪状态[^3]。处于就绪状态进程会被放入就绪队列中等待调度。当调度程序选择一个进程时,它将从就绪状态转变为运行状态。 #### 3. 执行状态进程被调度程序选中并分配到CPU时,它进入执行状态[^3]。在此状态下,进程的指令会在CPU上被执行。对于单处理器系统,任何时候只有一个进程处于执行状态。 #### 4. 阻塞状态 正在执行的进程可能由于某些事件的发生而暂时无法继续运行,例如等待I/O操作完成或信号量释放等。此时,进程将进入阻塞状态[^3]。只有当等待的事件发生后,进程才会从阻塞状态返回到就绪状态。 #### 5. 终止状态进程完成其任务或因某种原因被终止时,它将进入终止状态[^2]。在此状态下,进程不再能够执行任何操作,操作系统会回收其占用的资源。 #### 状态转换图 以下是进程五种状态之间的转换关系: ``` 创建状态 → 就绪状态 → 执行状态 → 阻塞状态 → 就绪状态 → 终止状态 ``` - **创建到就绪**:当进程创建成功并且资源分配完成后,进程进入就绪状态。 - **就绪到执行**:调度程序选择一个就绪状态进程并将其切换到执行状态。 - **执行到阻塞**:如果执行中的进程需要等待某些事件发生,则会进入阻塞状态。 - **阻塞到就绪**:当阻塞的原因解除后,进程重新进入就绪状态。 - **执行到终止**:当进程完成任务或被强制终止时,进入终止状态。 #### 示例代码 以下是一个简单的伪代码示例,展示如何模拟进程状态转换: ```python class Process: def __init__(self, pid): self.pid = pid self.state = "Created" def ready(self): self.state = "Ready" print(f"Process {self.pid} is now in Ready state.") def execute(self): if self.state == "Ready": self.state = "Running" print(f"Process {self.pid} is now in Running state.") else: print(f"Process {self.pid} cannot execute as it is not Ready.") def block(self): self.state = "Blocked" print(f"Process {self.pid} is now in Blocked state.") def terminate(self): self.state = "Terminated" print(f"Process {self.pid} is now in Terminated state.") # 示例 p1 = Process(1) p1.ready() # 输出: Process 1 is now in Ready state. p1.execute() # 输出: Process 1 is now in Running state. p1.block() # 输出: Process 1 is now in Blocked state. p1.ready() # 假设阻塞原因解除后重新变为就绪 p1.terminate() # 输出: Process 1 is now in Terminated state. ```
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