什么是进程？Python进程各部分内容介绍

程序是一个没有生命的实体，它包含许多由程序设计语言编写的、但未被执行的指令，这些指令经过编译和执行才能完成指定动作。

程序被执行后成为了一个活动的实体，这个实体就是进程。换言之，操作系统调度并执行程序，这个“执行中的程序”称为进程。进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

在Windows操作系统下使用组合键Ctrl+Alt+Delete打开任务管理器，单击任务管理器窗口中的“进程”选项卡查看计算机中所有的进程，如图1所示。

图1 任务管理器中的进程

每个应用程序都有一个自己的进程，每个进程都在内存中占据一定空间，一般情况下，进程占据的内存空间由控制块、程序段和数据段三个部分组成，各部分的介绍如下。

(1) 控制块(Proscessing Control Block，PCB)：系统为管理进程专门设置的数据结构，常驻于内存中，用于记录进程的外部特征与进程的运动变化过程。控制块是进程存在的唯一标志。

(2) 程序段：用于存放程序执行代码的一块内存区域。

(3) 数据段：存储变量和进程执行期间产生中间或最终数据的一块内存区域。

随着外界条件的变化，进程的状态会发生变化。在五态模型中，进程有新建态、就绪态、运行态、阻塞态和终止态这五个状态，关于这些状态的介绍如下：

(1) 新建态。创建进程，申请一个空白的控制块，向该控制块中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。

(2) 就绪态。进程具备运行条件，等待系统分配处理器资源以便运行。

(3) 运行态。进程占用处理器资源正在运行。

(4) 阻塞态。进程不具备运行条件，正在等待某个事件(如I/O操作或进程同步)的完成，否则无法继续运行。

(5) 终止态。进程因出现错误或被系统终止而运行结束。

除了以上五种状态之外，进程还有一个挂起态。挂起态是一种主动行为，它是在计算机内存资源不足、处理器空闲、用户主动挂起、系统检查资源使用情况等条件下将进程暂时调离出内存形成的，在条件允许时可再次被调回内存。与挂起态相比，阻塞态是一种被动行为，它是在等待事件或者获取不到资源而引发的等待表现。

为了帮助大家理解，下面通过一张图来描述进程状态间的转换关系，具体如图2所示。

图2 进程状态的切换

图2中描述的切换过程如下：

无→新建：当程序从存储设备加载到内存中时，进程进入新建态。

新建→就绪：处于新建态的进程会被调度器自动转换为就绪态，获得了所需的资源，这个过程是非常短暂的。

就绪-→运行：当处于就绪态的进程获取CPU后进入运行态，CPU开始执行这个进程的命令。

运行→阻塞：当处于运行态的进程因出现资源不足(I/O或缓冲区申请失败等)等事件而终止运行，进入阻塞态。

阻塞→就绪：当处于阻塞态的进程获得了等待的资源后恢复为就绪态。

阻塞→挂起：当处于阻塞态的进程遇到诸如处理器空闲、资源不足等情况时而调离内存，进入挂起态。进程的内存数据会保存到磁盘中，以释放空间供其它进程使用。

挂起→就绪：当处于挂起态的进程遇到系统资源充足或主动请求激活时，进入就绪态。

运行→终止：当处于运行态进程执行完成或者被操作系统终止时，它会从内存中被移除，变为“终止”状态。

进程具有以下一些特点：

动态性。进程是程序的一次执行过程，它是动态产生、动态消亡的。

并发性。多个进程可并发执行。

独立性。进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。

异步性。进程之间的相互制约使得进程的执行具有间断性，它们按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

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