什么是进程

早期的计算机一次只能执行一个程序。这种程序完全控制系统，并且访问所有系统资源。相比之下，现代计算机系统允许加载多个程序到内存，以便并发执行。这就要求操作系统对各种程序提供更严的控制和更好的划分。这些需求导致了进程概念的产生，即进程为执行程序，是现代分时操作系统的工作单元。

操作系统越复杂，有望为用户做的也越多。虽然它主要关注的是执行用户程序，但是也要顾及各种系统任务（这些任务留在内核之外会更好）。因此，系统会由一组进程组成：操作系统进程执行系统代码，而用户进程执行用户代码。

通过 CPU 的多路复用，所有这些进程可以并发执行。通过在进程之间切换 CPU，操作系统能使计算机更为高效。

前面说，进程是执行的程序，这是一种非正式的说法。进程不只是程序代码（文本段或代码段），通常还包含以下内容：

• 当前活动，如程序计数器的值和处理器寄存器的内容等。
• 进程堆栈（包括临时数据，如函数参数、返回地址和局部变量）和数据段（包括全局变量）。
• 堆，这是在进程运行时动态分配的内存。

进程的内存结构如图 1 所示。

强调，程序本身不是进程。程序只是被动实体，如存储在磁盘上包含一系列指令的文件（经常称为可执行文件）。相反，进程是活动实体，具有一个程序计数器，用于表示下个执行命令和一组相关资源。当一个可执行文件被加载到内存时，这个程序就成为进程。

可执行文件的加载通常有两种方法：

1. 双击一个代表可执行文件的图标；
2. 在命令行上输入可执行文件的名称（如prog.exe或a.out）；

虽然两个进程可以与同一程序相关联，但是当作两个单独的执行序列。例如，多个用户可以运行电子邮件的不同副本，或者同一用户可以调用 Web 浏览器程序的多个副本。每个都是单独进程；虽然文本段相同，但是数据、堆及堆栈段却不同。

注意，进程本身也可作为一个环境，用于执行其他代码。Java 编程环境就是一个很好的例子。在大多数情况下，可执行 Java 程序在 Java 虚拟机（JVM）中执行。作为一个进程来执行的 JVM，会解释所加载 Java，并根据代码采取动作（按本机指令来执行）。例如，如要运行编译过的 Java 程序 Program.class，我们可以输入

java Program

命令 java 将 JVM 作为一个普通进程来运行，而这个进程会在 JVM 内执行 Java 程序 Program。这个概念与模拟是一样的，不同的是，代码不是采用不同指令集，而是采用 Java 语言。