背景知識

顧名思義,進程即一個軟件正在進行的過程.進程是對正在運行的程序的一個抽象

進程的概念起源于操作系統(tǒng),是操作系統(tǒng)的最核心的概念,也是操作系統(tǒng)提供的最古老的也是最重要的抽象概念之一.操作系統(tǒng)的其他所有內容都是圍繞進程的概念展開的,所以想要真正的了解進程,必須先了解操作系統(tǒng).

　　1.操作系統(tǒng)的作用:

　　　　1)隱藏丑陋復雜的硬件接口,提供良好的抽象接口

　　　　2)管理.調度進程,并且將多個進程對硬件的競爭變得有序

　　2.多道技術:

　　　　1)產生背景:針對單核實現(xiàn)并發(fā)

　　　　　　ps:現(xiàn)在的主機一般是多核,呢么每個核都會利用多道技術切換這么一說;

　　　　　　有4個cpu,運行于cpu的某個程序遇到io阻塞,會等到io結束在重新調度,會被調度到4個c普中的任意一個,具體由操作系統(tǒng)調度算法決定.

　　　　2)時間上的復用(復用一個cpu的時間片) + 空間上的復用(如內存中同時存在多道程序)

一.什么是進程

　　進程:正在進行的一個過程或是一個任務.而負責執(zhí)行任務的是cpu

　　舉例: (單核+多道,實現(xiàn)多個進程的并發(fā))

　　比如說你就是一個CPU，你下午有幾個活要干，吃飯，洗衣服，上廁所等。但是就在那一下午要把所有的事干完（而CPU同一時間只能干一件事），那么如何才能讓多個任務實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行的效果呢？那么，你應該這樣做，你可以先做飯，在等待飯熟的過程中你可以去洗個衣服，洗的差不多飯也就熟了，那么你在去上個廁所也可以嘛。

二,進程與程序之間的區(qū)別　

　　程序僅僅只是一堆代碼而已，而進程指的是程序的運行過程

　　需要強調的是：同一程序執(zhí)行兩次，那也是進程，比如登錄QQ，雖然都是同一個軟件，但是一個可以視頻聊　　　　天，一個可以逛空間

三.并發(fā)和并行

　　并發(fā)：單CPU，多進程并發(fā)

　　無論是并行還是并發(fā)，在用戶看來都是'同時'運行的，不管是進程還是線程，都只是一個任務而已，真實干活的是cpu，cpu來做這些任務，而一個cpu同一時刻只能執(zhí)行一個任務

? ? ? 一 并發(fā)：是偽并行，即看起來是同時運行。單個cpu+多道技術就可以實現(xiàn)并發(fā)，（并行也屬于并發(fā)）

　　并行：多CPU（同時運行，只有具有多個cpu才能實現(xiàn)并行）

?　　 單核下，可以利用多道技術，多個核，每個核也都可以利用多道技術（多道技術是針對單核而言的）

?有四個核，六個任務，這樣同一時間有四個任務被執(zhí)行，假設分別被分配給了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，

?一旦任務1遇到I/O就被迫中斷執(zhí)行，此時任務5就拿到cpu1的時間片去執(zhí)行，這就是單核下的多道技術

?而一旦任務1的I/O結束了，操作系統(tǒng)會重新調用它(需知進程的調度、分配給哪個cpu運行，由操作系統(tǒng)說了算)，可能被分配給四個cpu中的任意一個去執(zhí)行

所有現(xiàn)代計算機經(jīng)常會在同一時間做很多件事，一個用戶的PC（無論是單cpu還是多cpu），都可以同時運行多個任務（一個任務可以理解為一個進程）。

　　多道技術：內存中同時存入多道（多個）程序，cpu從一個進程快速切換到另外一個，使每個進程各自運行幾十或幾百毫秒，這樣，雖然在某一個瞬間，一個cpu只能執(zhí)行一個任務，但在1秒內，cpu卻可以運行多個進程，這就給人產生了并行的錯覺，即偽并發(fā)，以此來區(qū)分多處理器操作系統(tǒng)的真正硬件并行（多個cpu共享同一個物理內存）

四.同步和異步

　　同步執(zhí)行:一個進程在執(zhí)行某個任務時,另一個進程必須等待其執(zhí)行完畢才能繼續(xù)執(zhí)行

　　異步執(zhí)行:一個進程在執(zhí)行某個任務時,另一個進程無需等待其執(zhí)行完畢,就可以繼續(xù)執(zhí)行,當有消息返會時,系統(tǒng)會通知后者進行處理,這樣就可以提高執(zhí)行效率

舉個例子，打電話時就是同步通信，發(fā)短息時就是異步通信。

?五.進程的創(chuàng)建

但凡是硬件，都需要有操作系統(tǒng)去管理，只要有操作系統(tǒng)，就有進程的概念，就需要有創(chuàng)建進程的方式，一些操作系統(tǒng)只為一個應用程序設計，比如微波爐中的控制器，一旦啟動微波爐，所有的進程都已經(jīng)存在。

　　而對于通用系統(tǒng)（跑很多應用程序），需要有系統(tǒng)運行過程中創(chuàng)建或撤銷進程的能力，主要分為4中形式創(chuàng)建新的進程

　　1. 系統(tǒng)初始化（查看進程linux中用ps命令，windows中用任務管理器，前臺進程負責與用戶交互，后臺運行的進程與用戶無關，運行在后臺并且只在需要時才喚醒的進程，稱為守護進程，如電子郵件、web頁面、新聞、打印）

　　2. 一個進程在運行過程中開啟了子進程（如nginx開啟多進程，os.fork,subprocess.Popen等）

　　3. 用戶的交互式請求，而創(chuàng)建一個新進程（如用戶雙擊暴風影音）

　　4. 一個批處理作業(yè)的初始化（只在大型機的批處理系統(tǒng)中應用）

　　無論哪一種，新進程的創(chuàng)建都是由一個已經(jīng)存在的進程執(zhí)行了一個用于創(chuàng)建進程的系統(tǒng)調用而創(chuàng)建的：

　　1. 在UNIX中該系統(tǒng)調用是：fork，fork會創(chuàng)建一個與父進程一模一樣的副本，二者有相同的存儲映像、同樣的環(huán)境字符串和同樣的打開文件（在shell解釋器進程中，執(zhí)行一個命令就會創(chuàng)建一個子進程）

　　2. 在windows中該系統(tǒng)調用是：CreateProcess，CreateProcess既處理進程的創(chuàng)建，也負責把正確的程序裝入新進程。

　　關于創(chuàng)建的子進程，UNIX和windows

　　1.相同的是：進程創(chuàng)建后，父進程和子進程有各自不同的地址空間（多道技術要求物理層面實現(xiàn)進程之間內存的隔離），任何一個進程的在其地址空間中的修改都不會影響到另外一個進程。

　　2.不同的是：在UNIX中，子進程的初始地址空間是父進程的一個副本，提示：子進程和父進程是可以有只讀的共享內存區(qū)的。但是對于windows系統(tǒng)來說，從一開始父進程與子進程的地址空間就是不同的。

?六.進程的終止

　　1. 正常退出（自愿，如用戶點擊交互式頁面的叉號，或程序執(zhí)行完畢調用發(fā)起系統(tǒng)調用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）

　 ? 2. 出錯退出（自愿，python a.py中a.py不存在）

　　3. 嚴重錯誤（非自愿，執(zhí)行非法指令，如引用不存在的內存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）

　　4. 被其他進程殺死（非自愿，如kill -9）

七.進程的層次結構

無論UNIX還是windows，進程只有一個父進程，不同的是：

　　1. 在UNIX中所有的進程，都是以init進程為根，組成樹形結構。父子進程共同組成一個進程組，這樣，當從鍵盤發(fā)出一個信號時，該信號被送給當前與鍵盤相關的進程組中的所有成員。

　　2. 在windows中，沒有進程層次的概念，所有的進程都是地位相同的，唯一類似于進程層次的暗示，是在創(chuàng)建進程時，父進程得到一個特別的令牌（稱為句柄）,該句柄可以用來控制子進程，但是父進程有權把該句柄傳給其他子進程，這樣就沒有層次了。

八.進程的狀態(tài)

tail -f access.log |grep '404'

　　執(zhí)行程序tail，開啟一個子進程，執(zhí)行程序grep，開啟另外一個子進程，兩個進程之間基于管道'|'通訊，將tail的結果作為grep的輸入。

　　進程grep在等待輸入（即I/O）時的狀態(tài)稱為阻塞，此時grep命令都無法運行

　　其實在兩種情況下會導致一個進程在邏輯上不能運行，

　　1. 進程掛起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要讓出CPU讓其他進程去執(zhí)行，這樣保證CPU一直在工作

　　2. 與進程無關，是操作系統(tǒng)層面，可能會因為一個進程占用時間過多，或者優(yōu)先級等原因，而調用其他的進程去使用CPU。

　　因而一個進程由三種狀態(tài)

九.進程并發(fā)的現(xiàn)象

進程并發(fā)的實現(xiàn)在于，硬件中斷一個正在運行的進程，把此時進程運行的所有狀態(tài)保存下來，為此，操作系統(tǒng)維護一張表格，即進程表（process table），每個進程占用一個進程表項（這些表項也稱為進程控制塊）

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轉載于:https://www.cnblogs.com/baijinshuo/p/9642144.html

總結

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