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【进程与线程】进程的状态

article 2025/1/17 18:24:05

在操作系统中，进程是执行中的程序实例。进程在其生命周期中会经历不同的状态，操作系统根据进程的执行情况和资源调度，将进程划分为多个状态。 这些状态帮助操作系统更加高效地管理 CPU 和系统资源。

进程的状态：就绪态，运行态，阻塞态，暂停态，僵尸态，死亡态。
请添加图片描述

1. 就绪态（Ready）

进程已准备好运行，但由于 CPU 正忙，暂时无法获得 CPU 执行权。

此时进程已获得所有必要的资源（如内存、I/O 等），只需等待 CPU 调度。
多个进程可能同时处于就绪状态，操作系统会将它们放入 就绪队列 中，按照调度算法（如时间片轮转、优先级调度）分配 CPU。

转换条件

从 创建态 转入（进程被创建后，获得所需资源）。
从 运行态 转入（时间片用尽，重新进入就绪队列等待调度）。

2. 运行态（Running）

进程正在 CPU 上执行，属于唯一占用 CPU 的状态。

在单核 CPU 系统中，任意时刻只有一个进程处于运行态。
在多核 CPU 系统中，每个核心上可以有一个进程处于运行态。

转换条件

从 就绪态 转入（进程被调度器分配到 CPU）。
转换到其他状态：
- 阻塞态：进程执行过程中需要等待某些资源（如 I/O 请求）。
- 就绪态：时间片用尽，CPU 被剥夺。
- 死亡态：进程执行完成。

3. 阻塞态（Blocked/Waiting）

进程正在等待某些资源或事件（如 I/O 设备、文件锁、信号）完成，暂时无法继续执行。

阻塞态的进程会停止占用 CPU，释放调度权，直到等待的事件完成。
典型场景：等待磁盘 I/O 完成、等待用户输入、网络数据传输。

转换条件

从 运行态 转入（进程请求资源未满足）。
转换到 就绪态：等待的资源或事件完成，进程重新进入就绪队列。

4. 暂停态（Stopped/Suspended）

进程被 人为暂停 或 系统挂起，处于暂停执行的状态。

进程不会占用 CPU，不会继续执行，但仍保留所有资源（如内存）。通常由用户或系统发出暂停信号（如 SIGSTOP）导致。暂停态是人为控制的，与阻塞态不同，暂停态不是因为等待资源。

转换条件

从 运行态 或 就绪态 转入（接收到暂停信号）。
转换到其他状态：
- 就绪态：接收到继续信号（如 SIGCONT）。
- 死亡态：进程被终止。

在 Linux 中，使用 Ctrl+Z 将一个前台进程暂停（进入暂停态），可以通过 fg 或 bg 恢复执行。

5. 僵尸态（Zombie）

进程已 完成执行，但其父进程尚未通过系统调用（如 wait()）回收它的退出状态，导致进程仍保留在进程表中，成为僵尸进程。

僵尸态的进程已释放大部分资源（如内存），只占用进程表中的一个条目。
僵尸进程无法被直接杀死，只有父进程回收其状态或父进程退出后由 init 进程接管时，僵尸态才会消失。

转换条件

从 运行态 转入（进程完成执行）。
转换到 死亡态：父进程回收退出状态。

避免僵尸进程：① 父进程应主动调用 wait() 或 waitpid() 获取子进程的退出状态。② 使用信号处理机制自动回收子进程（如 SIGCHLD 信号处理）。

6. 死亡态（Terminated/Exited）

进程已完成执行或被终止，所有资源被系统回收，进程完全退出。

死亡态是进程的最终状态，一旦进程进入死亡态，就无法再恢复。

转换条件

从 运行态 转入（正常执行完成）；从 其他状态 转入（进程被强制终止，如接收到 SIGKILL 信号）。

综合：进程状态转换图

				   +-----------+
                   | 创建态     |
                   +-----------+
                         |
                         v
+-----------+      +-----------+      +-----------+
| 就绪态     | <--> | 运行态     | ---> | 阻塞态     |	
+-----------+      +-----------+      +-----------+
进程已准备好运行，	  进程正在 CPU 上执行		进程等待某些资源或事件完成，
						 |				暂时无法继续执行。
但等待 CPU 调度。          |                   |
                         v                   |
                  +-----------+              |
                  | 暂停态     | <------------+
                  +-----------+	进程被人为或系统挂起，暂停执行。
                         |
                         v
                  +-----------+
                  | 僵尸态     | 进程已完成执行，但父进程未回收其退出状态。
                  +-----------+
                         |
                         v
                  +-----------+
                  | 死亡态     | 进程已终止，所有资源被回收。
                  +-----------+

查看进程状态

在 Linux 系统中，可以使用 ps 或 top 查看进程的状态：

ps -eo pid,stat,cmd

# STAT 列 表示进程状态：
#   R：运行态（Running）。
#   S：阻塞态（Sleeping）。
#   D：不可中断的阻塞态（如等待 I/O）。
#   T：暂停态（Stopped）。
#   Z：僵尸态（Zombie）。

输出：

PID   STAT CMD
1234  R    ./myprogram        # 正在运行
5678  S    sleep 100          # 阻塞等待
9101  T    ./myprogram        # 暂停
1121  Z    [myprogram] <defunct>  # 僵尸进程