『APUE自学笔记』进程控制

三个特殊进程

  • PID==0(调度进程)

作用:实现进程间的调度和切换,该进程会让CPU轮换的执行所有的进程。
OS启动起来后,最后有一部分代码会持续的运行,这个就是调度的进程。由于这个进程是OS的一部分,凡是由OS代码演变来的进程,都称之为系统进程。

  • PID==1(init进程)

作用1:初始化。他会去读取各种各样的系统文件,使用文件中的数据来初始化OS的启动。
作用2:托管孤儿进程。
作用3:作为所有进程的原始父进程。
这个进程的代码不属于OS的代码,这个进程是一个独立的程序,程序代码放在了/sbin/init下,当OS启动起来后,OS会去执行init程序,将它的代码加载到内存,使其运行起来。

  • PID==1(页守护进程)

作用:专门负责虚拟内存的页操作。
与调度进程一样,也是一个系统进程,代码属于OS的一部分。

程序如何运行起来的

1° 在内存中划出一片内存空间
2° 将硬盘上可执行文件中的代码(机器指令)拷贝到划出的内存空间中
3° pc指向第一条指令,cpu取指运行
以上三步Linux通过系统调用实现。

fork:开辟出一块内存空间
exec:将程序代码(机器指令)拷贝到开辟的内存空间中,并让pc指向第一条指令,CPU开始执行,进程就运行起来了。

fork后,子进程拥有的独立属性(不会从父进程继承的属性)

  1. 进程ID。
  2. 不同的父进程ID。
  3. 父进程设置的锁,子进程不能被继承。
  4. ……

exec加载器

将新程序代码(编译后的机器指令)加载到子进程的内存空间,替换掉原有的与父进程相同的代码和数据,让子进程空间运行全新的程序。

关于exec函数族:

exec的函数有很多个,它们分别是execve、execl、execv、execle、execlp、execvp,都是加载函数。其中execve是系统函数,其余的都是基于execve封装得到的库函数。

exec可以执行java程序吗?

java属于解释性语言,它所写的程序被编译后只是字节码,并不是能被CPU直接执行的机器指令,所以不能被execve直接加载执行,而是被虚拟机解释执行。execve需要先加载运行java虚拟机程序,然后再由虚拟机程序去将字节码解释为机器指令,再由cpu去执行。

wait()

原理:

(1)父进程调用wait等子进程结束,如果子进程没有结束的话,父进程调用wait时会一直休眠的等。
(2)子进程将退出状态返回给内核,内核构建“进程终止状态”。
(3)内核向父进程发送SIGCHLD信号,通知父进程子进程结束了。如果父进程没有调用wait,会忽略这个信号,表示不关心子进程的终止状态。如果父进程正在调用wait时,子进程终止,则wait会被SIGCHLD信号唤醒,并获取进“进程终止状态”。

wait的缺点:

如果父进程fork创建出了好多子进程,wait只能获取最先终止的那个子进程的“终止”状态,其它的将无法获取,如果想获取所有子进程终止状态,或者只想获取指定子进程的进程终止状态,需要使用wait的兄弟函数waitpid,

编译型语言与解释型语言启动方式的区别

(1)运行编译型语言的程序

1° 父进程(命令行终端、图形界面)会fork复制出子进程空间
2° 调用exec加载器,直接将编译后代码拷贝到子进程空间然后被CPU执行时,整个程序就运行起来了。

(2)运行解释型语言的程序

1° 父进程(命令行窗口、图形界面)会fork复制出子进程空间
2° 调用exec加载java虚拟机程序,将虚拟机程序的代码拷贝到子进程空间中。
3° 当java虚拟机程序运行起来后,会自动的去解释编译得到的java字节码文件,将字节码翻译为机器指令,cpu再去执行翻译得到的机器指令。每解释一句,cpu就会执行一句,在虚拟机的翻译下,整个java进程就开始运行起来了。(JVM与Java进程的关系是1对1的,每启动一个Java进程都需要先运行一个JVM)

思考:虚拟机程序是什么语言写的?

虚拟机程序能够被exec直接加载运行,说明虚拟机必然是编译型语言写的,如果虚拟机使用解释性语言来写的话,编译后得到是字节码,字节码不是机器指令,此时还要另外安装一个程序来解释虚拟机程序,这就陷入了鸡生蛋蛋生鸡的问题。所以java虚拟机必须使用编译型语言来写,即C/C++。

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