Linux操作系统从入门到实战（十九）进程状态

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前言

• 上一篇博客里我们讲解了Linux里面怎么查看进程
• 这篇博客我们开始讲解进程状态与僵尸和孤儿进程

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一、什么是进程状态

• 前面我们讲过可以把“进程”理解成“正在运行的程序”（比如你打开的微信、浏览器，本质上都是一个或多个进程）。

而==“进程状态”==，就是这个“正在运行的程序”当前的“处境”——它现在是在干活？还是在等东西？还是准备好了就等机会干活？

简单说：进程状态就是用来描述“这个进程现在能干啥、接下来要干啥”的标记。

二、状态本质

听起来好像很复杂，但其实在电脑（操作系统）内部，** 进程状态就是一个简单的数字 **。

比如：操作系统可能用“0”表示“准备好了”，用“1”表示“正在干活”，用“2”表示“在等东西”。不同的操作系统数字可能不一样，但核心逻辑都差不多——用数字标记“进程当前的状态”。

三、最核心的3种状态

所有操作系统（不管是Windows、Linux还是手机系统），管理进程状态的逻辑都差不多，最核心的就3种状态：** 就绪状态、运行状态、阻塞状态 **。

我们可以用一个生活例子理解：把“进程”比作“去食堂打饭的同学”，“CPU（电脑的核心）”比作“打饭窗口”。

1. 就绪状态

比如你到了食堂，发现窗口正在有人打饭，你就站在队伍里等着——这时候你就是“就绪状态”。

对应到进程：

• 进程已经把所有“准备工作”做好了（比如需要的内存、数据都齐了）；
• 就差“CPU（打饭窗口）”有空了，一旦CPU轮到它，它就能立刻开始干活。

2. 运行状态

当窗口空出来，轮到你打饭了——这时候你就是“运行状态”。

对应到进程：

• 进程正在被CPU“处理”，比如正在执行代码（算数学题、处理文字等）；
• 只要CPU没“轮到下一个”，它就一直处于这个状态。

3. 阻塞状态

假设你打饭时发现没勺子，得先去旁边取勺子，这时候你就暂时离开队伍，等拿到勺子再回来排队——这时候你就是“阻塞状态”。

对应到进程：

• 进程暂时没法用CPU干活，因为它在等“外设资源”（比如等键盘输入、等硬盘读写数据、等网络传输完成）；
• 必须等外设资源准备好了（比如你拿到勺子），它才会重新回到“就绪状态”（回到队伍），再等CPU来处理。

四、状态变化的核心

为什么进程会在这3种状态之间切换？本质是因为进程在“抢资源”，而资源只有两种：

1. ** CPU资源 **：就是“打饭窗口”，谁抢到谁就能“运行”；
2. ** 外设资源 **：就是“勺子、餐盘”这类，比如键盘、鼠标、硬盘、网络等。

1/两种资源如何影响状态？

• 如果你是“计算密集型”任务（比如跑复杂的数学公式、处理大数据）：主要抢CPU资源，大部分时间要么在“运行”（用CPU），要么在“就绪”（等CPU）。
• 如果你是“IO密集型”任务（比如用微信发消息、用浏览器下载文件）：主要抢外设资源（发消息要等网络，下载要等硬盘），大部分时间可能在“阻塞”（等外设），偶尔回到“就绪”和“运行”。

五、操作系统怎么管理这些状态？

操作系统会给每个CPU建一个“调度队列”（就像食堂的队伍）：

• 所有“就绪状态”的进程，都会排在这个队列里，等着CPU来“叫号”；
• 一旦CPU“叫到”某个进程，这个进程就从“就绪”变成“运行”；
• 如果运行中的进程需要等外设（比如等你输入文字），就会离开队列，进入“阻塞”；等外设准备好了，再重新回到“就绪队列”排队。

六、Linux里结构体与状态

最后简单提一下Linux系统里的实现。

在Linux中，每个进程的信息（包括状态、占用的资源、位置等）都存在一个叫“PCB（进程控制块）”的结构体里（可以理解成“进程的身份证+档案”）。

• 结构体就像一个“抽屉”，里面有很多“小格子”（成员），每个格子存不同的信息（比如状态、内存地址等）。
• 如果你知道某个“小格子”（比如状态这个数字）的地址，就能反推出整个“抽屉”（结构体）的起始地址（就像知道抽屉里某本书的位置，就能找到整个抽屉在哪）。
• 想访问结构体里的信息（比如状态），直接用“结构体变量.成员名”就行（比如“进程档案.状态”）。

七、回顾：“父进程”和“子进程”

就像现实中父母会生孩子，一个进程（比如你打开的浏览器）也能“创建”新的进程（比如浏览器新开的标签页进程）。我们把“创建者”叫** 父进程 ，“被创建的”叫 子进程 **。

它们的关系就像：父进程“管”子进程，子进程干完活后，要告诉父进程“结果咋样”（比如“任务完成”或“出错了”）。

八、僵尸进程

1. 什么是僵尸进程？

简单说：子进程已经退出（“死了”），但父进程一直没“问”它“死之前干得咋样”，这时候子进程就变成了僵尸进程。

用生活例子类比：
你（子进程）帮爸妈（父进程）做一件事，做完后你告诉爸妈“我完事了”，但爸妈一直在忙别的，没理你。这时候你虽然“任务结束”了，但还得等着爸妈回应，就像“僵尸”一样，没彻底“消失”。

2. 僵尸进程是怎么产生的？

子进程退出时，会留下一个“退出状态码”（比如“0”表示成功，“1”表示失败），这个码是给父进程看的。

• 如果父进程及时用wait()（可以理解成“询问结果”）读取了这个码，子进程就会彻底消失；
• 但如果父进程没读（比如父进程在睡觉、忙别的），子进程就会保持“僵尸状态（Z状态）”，留在系统的“进程表”里，等着父进程来“处理”。

3. 看个例子：30秒的僵尸进程

有一段代码（不用看懂细节，知道逻辑就行）：

• 父进程创建子进程后，自己睡30秒（期间不处理子进程）；
• 子进程创建后，只睡5秒就退出了。

这时候：

• 子进程5秒后“死了”，留下退出状态码；
• 父进程还在睡觉（30秒），没读这个码；
• 所以子进程在这25秒（30-5）里，就成了僵尸进程，状态是Z。

4. 僵尸进程的危害

僵尸进程虽然“死了”，但它的“档案”（PCB，之前讲过的“进程身份证+信息表”）还在系统里存着——因为要保留“退出状态码”等信息，等着父进程来取。

问题来了：

• 一个僵尸进程的PCB占一点内存，看起来不多；
• 但如果父进程创建了很多子进程，还都不管（不读状态码），就会有一堆僵尸进程的PCB占内存，最后导致“内存泄漏”（内存被白白浪费，用不了）。

九、孤儿进程

1. 什么是孤儿进程？

和僵尸进程相反：** 父进程先退出（“死了”），但子进程还在运行，这时候子进程就成了孤儿进程 **。

生活例子类比：
爸妈（父进程）提前“离开”了，你（子进程）还没长大（还在运行），这时候你就成了“孤儿”。

2. 孤儿进程会变成僵尸吗？

不会。因为操作系统有“兜底机制”：
当父进程先死，子进程会被系统的“1号进程”（可以理解成“系统大管家”，比如Linux里的init进程）“领养”。

• 1号进程会负责“接管”这个孤儿进程，等它退出后，及时读取它的退出状态码；
• 所以孤儿进程退出后，不会变成僵尸，会被1号进程彻底“清理”掉。

3. 看个例子

一段代码逻辑：

• 父进程创建子进程后，自己只睡3秒就退出了；
• 子进程会睡10秒才退出（比父进程活得久）。

这时候：

• 父进程3秒后“死了”，子进程还在运行，成了孤儿；
• 系统的1号进程会“领养”这个孤儿；
• 10秒后子进程退出，1号进程会及时读取它的状态码，子进程正常消失，不会变僵尸。

类型	产生原因	结果/危害	系统处理方式
僵尸进程	子进程先死，父进程没读它的退出码	留在进程表，占内存，可能导致内存泄漏	父进程用wait()读取状态码即可清除
孤儿进程	父进程先死，子进程还在运行	不会变僵尸，会被1号进程领养并正常回收	1号进程接管，负责后续清理

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以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索Linux的更多精彩内容。

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