多任务（并发）
- 定义：让系统具备同时处理多个任务的能力。
- 实现方式：1. 多进程 2. 多线程 3. 进程间通信
概念
1、 进程定义：正在运行的程序，其运行过程中需要消耗内存和 CPU。
程序与进程的区别：
- 程序：静态的数据集合，存储在硬盘空间。（程序运行起来可产生进程，一个程序可产生多个进程）
- 进程：程序动态执行的过程，需要消耗内存和 CPU。进程具备动态生命周期，从产生调度再到消亡、一个进程中也可执行多个程序。
2、进程的产生
进程产生时，操作系统都会为其分配0-4G的虚拟内存
（1）内核：1. 文件管理 2. 进程管理 3. 内存管理
（2）栈区：1. 保存局部变量 2. 函数的形参和返回值 3. 保存函数的调用关系（保护现场和恢复现场）
（3）堆区：1. 由开发人员手动分配 2. 使用完要手动释放
（4）data段：1. 已初始化的全局变量 2. 已初始化的静态变量
（5）bss段：1、 未初始化的全局变量 2、未初始化的静态变量（static）（程序启动时自动初始化为0）
（6）字符串常量区：保存字符串常量。
（7）文本区：存放指令代码 存放常量：‘A’ 10 0xAA
3、进程的调度
CPU数据处理速度快：宏观并行，微观串行。
CPU调度算法：
1. 时间片轮询算法
2. 先来先服务，后来后服务（任务队列）
3. 短作业优先调度
4. 高优先级先执行，低优先级后执行
4、进程的状态
操作系统操作三态图
5、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
6、进程相关命令
PID：进程的 ID 号。
PPID：父进程的 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。
（1）. ps -aux
- 功能：查看进程的相关参数，包括 PID、状态、CPU 占有率、内存占有率。
ps -aux | grep ./a.out
- 功能：通过管道（`|`）将 `ps -aux` 的输出作为输入，使用 `grep` 查找与 `./a.out` 相关的进程信息。
管道 (`|`)：
- 功能：前面命令的输出作为后面命令的输入。
grep
- 功能：在输入中查找与指定字符串相关的内容。
（2）、`top`
- 功能：动态查看进程的相关参数，包括 CPU 占有率和内存占有率。
（3）、 `ps -ef`
- 功能：查看该进程的 ID 和父进程 ID。
（4）、 `pstree`
- 命令及其功能：
- `pstree`：查看进程的产生关系。
- `pstree -p`：查看进程的产生关系（显示 PID 号）。
- `pstree -sp PID`：查看某个指定进程的产生关系。
（5）、`kill`
功能：
- `kill -信号的编号/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。
- 结束进程的方式：
- `kill -9 PID`：强制结束进程。
- `kill -SIGKILL PID`：强制结束进程。
- `killall -9 进程名称`：强制结束指定名称的所有进程。
7、进程相关编程
（1）. 进程创建
- 函数：`fork()`
- 相关函数：
- `getpid()`：获取当前进程自己的 PID 号。
- `getppid()`：获取当前进程父进程的 PID 号。
（2）进程调度：由操作系统完成。
（3）. 进程消亡
- 进程退出：使用 `return` 或 `exit()` 相关函数。
- 回收资源空间：使用 `wait()` 或 `waitpid()`。
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
fork()：通过拷贝父进程产生一个新的子进程。- 子进程完全拷贝父进程的虚拟内存空间（0-3G）。
- 子进程拷贝父进程的 PCB（进程控制块）中的部分内容，但 PID 不被拷贝。
注意：
1. 子进程与父进程的内存空间关系：
子进程完整拷贝父进程的虚拟内存空间（0-3G）。
2. 父子进程的数据独立性：
父子进程的栈区、数据区、文本区、堆区完全独立，数据不共享。
3. 数据共享的方式：
如果需要共享数据，必须使用进程间通信方式实现。
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc,const char *argv[])
{
//*p = 100;
pid_t pid = fork();
int *p = malloc(sizeof(int));
if(pid < 0)
{
perror("fork error");
}
else if(pid > 0)
{
while(1)
{
*p = 100;
printf("I am father : pid = %d,spid = %d,*p = %d\n",getpid(),pid,*p);
sleep(1);
}
}
else
{
while(1)
{
*p = 1000;
printf("I am son :pid = %d ppid = %d,*p=%d\n",getpid(),getppid(),*p);
sleep(1);
}
}
return 0;
}1. 进程退出
相关函数：
- `return`：在 `main` 函数中使用 `return`。
- `exit()` 和 `_exit()`：用于结束一个进程。
- `exit(0)`：正常退出。
- `exit(非0)`：由于进程产生了某种问题，需要主动退出进程。
2. 回收资源空间
- 使用的函数：
- `wait()`
- `waitpid()`
3. 僵尸进程
定义：进程退出后，但其资源空间未被父进程回收。
避免僵尸进程产生的方法：
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。
4. 孤儿进程
定义：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（守护类的进程）。