什么是多任务

        多任务：让系统具备同时具备处理多个任务的能力

        实现多任务的方式：多进程；多线程

进程

什么是进程

        正在运行的程序，其运行过程中需要消耗内存和CPU，是操作系统资源分配的最小单位

        main.c（程序）（硬盘）-----a.out（程序）（硬盘）-------./a/out（进程）（内存）

程序和进程的区别：

        程序是静态的数据集合，存储在硬盘空间，程序运行起来可以产生进程，而一个程序可以产生多个进程；

        进程是一个程序动态执行的过程，需要消耗内存和CPU，具备动态生命周期，从产生到调度再到消亡，一个进程可以执行多个程序

进程的产生

        进程产生时，操作系统会为其分配0-4G的虚拟内存空间，其中1G用于内核，剩下3G用于四大区

        内核作用：文件管理，进程管理，内存管理......

        内存空间四区域：栈区、堆区、数据区、文本区

                栈区：保存局部变量、函数的形参和返回值；保存函数调用关系（保护现场和恢复现场）

                堆区：由开发人员手动分配；使用完要手动释放

                数据区：

                        字符串常量区：保存字符串常量

                        bss段：未初始化的全局变量；未初始化的静态变量（static）。这是由于bass段初始时按位清零

                        只读数据段：已初始化的全局变量；已初始化的静态变量

                文本区：存放指令代码和常量

进程的调度

        cpu：数据处理速度快，遵行宏观并行，微观串行的调度方式，即在微观上先执行进程一个再进程另一个，而在宏观上显示的是同时进行

        cpu调度算法：

                1）时间片轮询算法，会根据每个任务的执行情况分配时间片，每个任务运行一定时间再跳到下一个任务

                2）先来先服务，后来后服务（任务队列）

                3）短作业优先调度，优先处理完时间较短的程序

                4）高优先级限制性，低优先级后执行，有的cpu会高优先级任务打断低优先级任务

进程的状态

        操作系统进程的三态图

        Linux操作系统进程状态：

                运行态（用户运行态、内核运行态）：正在执行，且被CPU任务调度所执行的进程

                就绪态（R）:正在执行，没有CPU任务调度执行的进程（只缺少CPU）

                可唤醒等待态（S）：也称睡眠态，阻塞等待资源的进程，类似于阻塞态，可以被主动唤醒

                不可唤醒等待态（D）：不想被CPU任务调度所打断的进程任务可设置未该状态，只能自己睡醒

                暂停态（T）：被暂停执行的进程

                僵尸态（Z）：进程直接结束，空间没有被回收

                结束态（X）：进程执行结束，空间被回收

进程的消亡

        1，进程执行结束（进程退出）

        2，回收进程资源空间

进程相关密令

        1. ps  -aux：查看进程相关参数，以下为参数名称

                USER：创建的用户

                PID：进程的ID号

                VIRT、SHR、S：与内存有关

                %CPU，%MEM：CPU占用率，内存占用率

                TTY：当前进程关联的终端，如果是问号“？”则表示该进程与任何终端都不关联

                STAT：表示当前进程的状态

                START：进程启动的时间

                COMMAND：进程名称

                PR    NI：该进程的优先级，PR越小越高

          |  ： 管道  ，前面命令的输出作为后面命令的输入

          grep ： 字符串查找：在输入中查找和后面字符串相关的数据      

          所以可以用ps - aux | grep 进程名来查找某一进程，其他密令也可以通过类似操作
        2. top：动态查看进程的相关参数

        3. ps -ef：查看该进程的ID和父进程ID

                PPID ：父进程ID号
                        父进程：产生子进程的进程称为父进程
                        子进程：父进程产生出来的新进程即为该父进程的子进程

                STIME：启动的时间

                TIME：被CPU调度的时间

                CMD：进程名称             

        4. pstree：查看进程的产生关系

           pstree -p：查看进程的产生关系(有PID号)

           pstree -sp  进程PID号：查看某个指定的进程的产生关系

        5. kill -信号的编号或者信信号的名称  PID：向进程发送信号，让进程的状态发生变化 

                kill -l：查看系统支持的信号

                例子：

                        kill -9 PID、kill -SIGKILL PID、killall -9  进程名称：结束PID号的进程

                        kill -19 PID：将状态改为休眠态                  
        6. jobs：查看当前终端的后台进程

                 带加号“+”的表示是前台进程，不带的是后台进程
        7.fg 后台进程编号：让后台进程切换成前台进程

进程相关编程

        进程创建：fork()

        进程调度：操作系统完成

        进程消亡：

                1，进程退出：return、exit()相关函数

                        注意：必须是main中的return

                2，回收资源空间：wait()、waitpid()

                        僵尸进程：进程退出后，但其资源空间未被父进程回收

                        如何避免僵尸进程产生：
                                1.  子进程退出后，父进程及时为其回收资源空间

                                2.  让该进程成为一个孤儿进程，结束时被操作系统中的系统进程回收。

                                3.孤儿进程：父进程先消亡，其对应的子进程成为一个孤儿进程，会被系统进程所收养，例如守护类的进程就是孤儿进程

fork()

        功能：通过拷贝父进程产生一个新的子进程，会有两个进程同时在工作，所以如下代码会有两次。子进程完全拷贝父进程0-3G的虚拟内存空间。子进程拷贝父进程PCB（进程控制块）中的部分内容：PID不拷贝

        返回值：

        注：

                1. 子进程完完整整拷贝父进程0-3G虚拟内存空间，至于先调度谁取决于CPU，但是子进程是从fork下一行开始运行
                2. 父子进程栈区、数据区、文本区、堆区完全独立，数据不共享
                3. 要想共享数据，需要使用进程间通信方式实现

        值得注意的是，fork返回的pid号只是作为父子进程内部的自我标识，而非真正的pid号，所以在通过类似ps -ef | grep ./a.out显示出的pid号并不为子进程返回的0。可以通过子进程的PPID等于父进程的PID来区分父子进程

getpid()、getppid()

        功能：获取该进程的pid号，获得父进程的pid号

sleep()

        功能：使进程休眠一定时间

exit()

        功能分为三种情况

                exit()、_exit()：结束一个进程

                exit(0)：正常退出

                exit(!0)：由于进程产生某种问题，需要主动退出进程

wait()

        功能：阻塞等待回收子进程的资源空间（即使子进程先结束）

        参数：保存子进程消亡状态的变量地址，如果是NULL，则不保存子进程退出的状态

                wait的参数可以接收子进程返回的值，这个数字代表了一个具体的消亡状态，在系统中定义了不同的宏

        返回值：成功则为回收到的子进程的PID号，失败则为-1

        效果：造成同步的效果。进程本身是异步的效果，即这个进行这个那个进行那个，而同步就是导致进程有了进行的顺序

        那么什么是阻塞等待回收呢？如果父进程使用了该函数，则子进程结束后才会继续进行父进程的代码，以下为例

        第一个为没加wait时的结果，第二个为加了wait后的结果

waitpid()

        功能：回收指定子进程的资源空间，和wait功能类似，但是比wait更灵活

        参数：

                pid：

                        >0：回收指定ID的子进程

                        0：回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程，回收组内的所有子进程

                        -1：回收组内组外的任意子进程

                        <-1：回收指定进程组内的任意子进程（例如-100，表示等待回收GID（组ID）=100的进程组中的任意子进程）

                wstatus：子进程退出时候的状态，如果不关注退出状态则用NULL

                options：如果是0则表示回收过程会阻塞等待；如果是WNOHANG表示非阻塞模式回收

                返回值：成功则为接收资源的子进程pid，失败则为-1，如果设定为非阻塞且没有回收到子进程则为0

子进程资源空间回收策略

        1，wait阻塞回收：一般情况下，父进程专门负责资源回收

        2，waitpid非阻塞方式回收：必须搭配轮询方式回收

        3，不回收：子进程的任务需要一直执行

        4，异步回收：当子进程结束时通知父进程进行回收

exec函数族

        作用：在进程内执行另外一个可执行文件

execl

        l：list，以列表的形式传递

                参数：要执行的文件的路径和名称（包括系统文件，可以通过whereis＋命令查看文件的位置）；执行该可执行文件时需传递的参数；多个和前面相似的参数，若没有则填NULL

                返回值：出错则为-1

                本质：将文本区的指令代码替换成exec要执行的文件的指令，整个过程没有新的进程产生

        结果只输出了new，所以该类函数是代替，而非产生

execlp

                p：path，以路径的方式传递，路径一般为系统路径

                功能：从PATH指定的系统路径下寻找该可执行文件

                参数：需要执行的可执行文件的文件名（系统路径下已有的），其余与execl相同

execv

        v：vector，以容器的方式传递

        参数： 要执行的文件的路径和名称；将参数放在一个数组内，传递这个数组的指针，数组内参数形式和execl相同

        e：env，以环境变量的方式传递，可以直接在终端输入env查看环境变量

sysytem

        参数：指令字符串，例如ls，touch

        该函数与exec不同，它重新产生了一个子进程，该子进程运行过后继续进行父进程的代码，所以相当于父进程使用了wait()