什么是進(jìn)程？Python進(jìn)程各部分內(nèi)容介紹

　　程序是一個(gè)沒有生命的實(shí)體，它包含許多由程序設(shè)計(jì)語言編寫的、但未被執(zhí)行的指令，這些指令經(jīng)過編譯和執(zhí)行才能完成指定動(dòng)作。

　　程序被執(zhí)行后成為了一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體，這個(gè)實(shí)體就是進(jìn)程。換言之，操作系統(tǒng)調(diào)度并執(zhí)行程序，這個(gè)“執(zhí)行中的程序”稱為進(jìn)程。進(jìn)程是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。

　　在Windows操作系統(tǒng)下使用組合鍵Ctrl+Alt+Delete打開任務(wù)管理器，單擊任務(wù)管理器窗口中的“進(jìn)程”選項(xiàng)卡查看計(jì)算機(jī)中所有的進(jìn)程，如圖1所示。

圖1 任務(wù)管理器中的進(jìn)程

　　每個(gè)應(yīng)用程序都有一個(gè)自己的進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程都在內(nèi)存中占據(jù)一定空間，一般情況下，進(jìn)程占據(jù)的內(nèi)存空間由控制塊、程序段和數(shù)據(jù)段三個(gè)部分組成，各部分的介紹如下。

　　(1) 控制塊(Proscessing Control Block，PCB)：系統(tǒng)為管理進(jìn)程專門設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常駐于內(nèi)存中，用于記錄進(jìn)程的外部特征與進(jìn)程的運(yùn)動(dòng)變化過程?？刂茐K是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。

　　(2) 程序段：用于存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。

　　(3) 數(shù)據(jù)段：存儲變量和進(jìn)程執(zhí)行期間產(chǎn)生中間或最終數(shù)據(jù)的一塊內(nèi)存區(qū)域。

　　隨著外界條件的變化，進(jìn)程的狀態(tài)會發(fā)生變化。在五態(tài)模型中，進(jìn)程有新建態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、阻塞態(tài)和終止態(tài)這五個(gè)狀態(tài)，關(guān)于這些狀態(tài)的介紹如下：

　　(1) 新建態(tài)。創(chuàng)建進(jìn)程，申請一個(gè)空白的控制塊，向該控制塊中填寫控制和管理進(jìn)程的信息，完成資源分配。

　　(2) 就緒態(tài)。進(jìn)程具備運(yùn)行條件，等待系統(tǒng)分配處理器資源以便運(yùn)行。

　　(3) 運(yùn)行態(tài)。進(jìn)程占用處理器資源正在運(yùn)行。

　　(4) 阻塞態(tài)。進(jìn)程不具備運(yùn)行條件，正在等待某個(gè)事件(如I/O操作或進(jìn)程同步)的完成，否則無法繼續(xù)運(yùn)行。

　　(5) 終止態(tài)。進(jìn)程因出現(xiàn)錯(cuò)誤或被系統(tǒng)終止而運(yùn)行結(jié)束。

　　除了以上五種狀態(tài)之外，進(jìn)程還有一個(gè)掛起態(tài)。掛起態(tài)是一種主動(dòng)行為，它是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源不足、處理器空閑、用戶主動(dòng)掛起、系統(tǒng)檢查資源使用情況等條件下將進(jìn)程暫時(shí)調(diào)離出內(nèi)存形成的，在條件允許時(shí)可再次被調(diào)回內(nèi)存。與掛起態(tài)相比，阻塞態(tài)是一種被動(dòng)行為，它是在等待事件或者獲取不到資源而引發(fā)的等待表現(xiàn)。

　　為了幫助大家理解，下面通過一張圖來描述進(jìn)程狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，具體如圖2所示。

圖2 進(jìn)程狀態(tài)的切換

　　圖2中描述的切換過程如下。

　　無→新建：當(dāng)程序從存儲設(shè)備加載到內(nèi)存中時(shí)，進(jìn)程進(jìn)入新建態(tài)。

　　新建→就緒：處于新建態(tài)的進(jìn)程會被調(diào)度器自動(dòng)轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)，獲得了所需的資源，這個(gè)過程是非常短暫的。

　　就緒-→運(yùn)行：當(dāng)處于就緒態(tài)的進(jìn)程獲取CPU后進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，CPU開始執(zhí)行這個(gè)進(jìn)程的命令。

　　運(yùn)行→阻塞：當(dāng)處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程因出現(xiàn)資源不足(I/O或緩沖區(qū)申請失敗等)等事件而終止運(yùn)行，進(jìn)入阻塞態(tài)。

　　阻塞→就緒：當(dāng)處于阻塞態(tài)的進(jìn)程獲得了等待的資源后恢復(fù)為就緒態(tài)。

　　阻塞→掛起：當(dāng)處于阻塞態(tài)的進(jìn)程遇到諸如處理器空閑、資源不足等情況時(shí)而調(diào)離內(nèi)存，進(jìn)入掛起態(tài)。進(jìn)程的內(nèi)存數(shù)據(jù)會保存到磁盤中，以釋放空間供其它進(jìn)程使用。

　　掛起→就緒： 當(dāng)處于掛起態(tài)的進(jìn)程遇到系統(tǒng)資源充足或主動(dòng)請求激活時(shí)，進(jìn)入就緒態(tài)。

　　運(yùn)行→終止：當(dāng)處于運(yùn)行態(tài)進(jìn)程執(zhí)行完成或者被操作系統(tǒng)終止時(shí)，它會從內(nèi)存中被移除，變?yōu)?ldquo;終止”狀態(tài)。

　　進(jìn)程具有以下一些特點(diǎn)：

　　動(dòng)態(tài)性。進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，它是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生、動(dòng)態(tài)消亡的。

　　并發(fā)性。多個(gè)進(jìn)程可并發(fā)執(zhí)行。

　　獨(dú)立性。進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)也是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度的獨(dú)立單位。

　　異步性。進(jìn)程之間的相互制約使得進(jìn)程的執(zhí)行具有間斷性，它們按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。



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