进程在创建之后,它就开始运行并做完成任务。然而,没有什么事儿是永不停歇的,包括进程也一样。进程早晚会发生终止,但是通常是由于以下情况触发的
正常退出(自愿的)
错误退出(自愿的)
严重错误(非自愿的)
被其他进程杀死(非自愿的)
正常退出多数进程是由于完成了工作而终止。当编译器完成了所给定程序的编译之后,编译器会执行一个系统调用告诉操作系统它完成了工作。这个调用在 UNIX 中是 exit ,在 Windows 中是 ExitProcess。面向屏幕中的软件也支持自愿终止操作。字处理软件、Internet 浏览器和类似的程序中总有一个供用户点击的图标或菜单项,用来通知进程删除它锁打开的任何临时文件,然后终止。
错误退出进程发生终止的第二个原因是发现严重错误,例如,如果用户执行如下命令
cc foo.c为了能够编译 foo.c 但是该文件不存在,于是编译器就会发出声明并退出。在给出了错误参数时,面向屏幕的交互式进程通常并不会直接退出,因为这从用户的角度来说并不合理,用户需要知道发生了什么并想要进行重试,所以这时候应用程序通常会弹出一个对话框告知用户发生了系统错误,是需要重试还是退出。
严重错误进程终止的第三个原因是由进程引起的错误,通常是由于程序中的错误所导致的。例如,执行了一条非法指令,引用不存在的内存,或者除数是 0 等。在有些系统比如 UNIX 中,进程可以通知操作系统,它希望自行处理某种类型的错误,在这类错误中,进程会收到信号(中断),而不是在这类错误出现时直接终止进程。
被其他进程杀死第四个终止进程的原因是,某个进程执行系统调用告诉操作系统杀死某个进程。在 UNIX 中,这个系统调用是 kill。在 Win32 中对应的函数是 TerminateProcess(注意不是系统调用)。
进程间的通信方式进程间的通信方式比较多,首先你需要理解下面这几个概念
竞态条件:即两个或多个线程同时对一共享数据进行修改,从而影响程序运行的正确性时,这种就被称为竞态条件(race condition)。
临界区:不仅共享资源会造成竞态条件,事实上共享文件、共享内存也会造成竞态条件、那么该如何避免呢?或许一句话可以概括说明:禁止一个或多个进程在同一时刻对共享资源(包括共享内存、共享文件等)进行读写。换句话说,我们需要一种 互斥(mutual exclusion) 条件,这也就是说,如果一个进程在某种方式下使用共享变量和文件的话,除该进程之外的其他进程就禁止做这种事(访问统一资源)。
一个好的解决方案,应该包含下面四种条件
任何时候两个进程不能同时处于临界区
不应对 CPU 的速度和数量做任何假设
位于临界区外的进程不得阻塞其他进程
不能使任何进程无限等待进入临界区
忙等互斥:当一个进程在对资源进行修改时,其他进程必须进行等待,进程之间要具有互斥性,我们讨论的解决方案其实都是基于忙等互斥提出的。
进程间的通信用专业一点的术语来表示就是 Inter Process Communication,IPC,它主要有下面 7。种通信方式
消息传递:消息传递是进程间实现通信和同步等待的机制,使用消息传递,进程间的交流不需要共享变量,直接就可以进行通信;消息传递分为发送方和接收方
先进先出队列:先进先出队列指的是两个不相关联进程间的通信,两个进程之间可以彼此相互进程通信,这是一种全双工通信方式
管道:管道用于两个相关进程之间的通信,这是一种半双工的通信方式,如果需要全双工,需要另外一个管道。
直接通信:在这种进程通信的方式中,进程与进程之间只存在一条链接,进程间要明确通信双方的命名。
间接通信:间接通信是通信双方不会直接建立连接,而是找到一个中介者,这个中介者可能是个对象等等,进程可以在其中放置消息,并且可以从中删除消息,以此达到进程间通信的目的。
消息队列:消息队列是内核中存储消息的链表,它由消息队列标识符进行标识,这种方式能够在不同的进程之间提供全双工的通信连接。
共享内存:共享内存是使用所有进程之间的内存来建立连接,这种类型需要同步进程访问来相互保护。
进程间状态模型 进程的三态模型当一个进程开始运行时,它可能会经历下面这几种状态
图中会涉及三种状态
运行态:运行态指的就是进程实际占用 CPU 时间片运行时
就绪态:就绪态指的是可运行,但因为其他进程正在运行而处于就绪状态
阻塞态:阻塞态又被称为睡眠态,它指的是进程不具备运行条件,正在等待被 CPU 调度。