專利名稱：Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及Java操作系統(tǒng)，尤其是涉及一種Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法。
背景技術：
操作系統(tǒng)的進程是對正在運行的程序的抽象，是一種數(shù)據(jù)結構，目的在于清晰地刻畫動態(tài)系統(tǒng)的內在規(guī)律，有效管理和調度進入計算機系統(tǒng)主存儲器運行的程序。
進程是一個具有一定獨立功能的程序關于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動，由數(shù)據(jù)結構以及在其上執(zhí)行的程序(語句序列)組成，是程序在這個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，也是操作系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位。它具有如下屬性●(結構性)進程包含了數(shù)據(jù)集合和運行于其上的程序。
●(共享性)同一程序同時運行于不同數(shù)據(jù)集合上時，構成不同的進程。或者說，多個不同的進程可以共享相同的程序。
●(動態(tài)性)進程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是動態(tài)概念，同時，它還有生命周期，由創(chuàng)建而產生，由撤銷而消亡。
●(獨立性)進程既是系統(tǒng)中資源分配和保護的基本單位，也是系統(tǒng)調度的獨立單位。凡是未建立進程的程序，都不能作為獨立單位參與運行。
●(制約性)并發(fā)進程之間存在著制約性，進程在進行的關鍵點上需要相互等待或互通消息，以保證程序執(zhí)行的可再現(xiàn)性。
●(并發(fā)性)進程可以并發(fā)地執(zhí)行。對于一個單處理器的系統(tǒng)來說，m個進程P1，P2，…，Pm是輪流占用處理器并發(fā)地執(zhí)行。例如可能是這樣進行的，進程P1執(zhí)行了n1條指令后讓出處理器給P2，P2執(zhí)行了n2條指令后讓出處理器給P3，…，Pm執(zhí)行了nm條指令后讓出處理器給P1，…。因此，進程的執(zhí)行是可以被打斷的，或者說，進程執(zhí)行完一條指令后在執(zhí)行下一條指令前，可能被迫讓出處理器，由其它若干個進程執(zhí)行若干條指令后才能再獲得處理器而執(zhí)行。

發(fā)明內容
為了對正在Java操作系統(tǒng)中運行的程序做出抽象，清晰地刻畫動態(tài)系統(tǒng)的內在規(guī)律，有效管理和調度在Java操作系統(tǒng)中運行的程序，本發(fā)明的目的在于提供一種Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是一種Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法，為了便于管理進程，按進程在執(zhí)行過程中的不同狀況，Java操作系統(tǒng)定義不同的進程狀態(tài)●新建態(tài)對應于Java進程剛剛被創(chuàng)建的狀態(tài)；●運行態(tài)Java進程占有處理器正在運行；●就緒態(tài)Java進程具備運行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運行；●等待態(tài)Java進程不具備運行條件，正在等待某個事件的完成；●掛起就緒態(tài)和掛起等待態(tài)Java進程對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時不參與進程調度；●終止態(tài)Java進程以后不再執(zhí)行。
2、進程狀態(tài)轉換的具體方式如下空NULL—→新建態(tài)執(zhí)行一個程序，創(chuàng)建一個子進程；新建態(tài)—→就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)完成了進程創(chuàng)建的必要操作，并且當前系統(tǒng)的性能和虛擬內存的容量均允許，提交到就緒態(tài)隊列；新建態(tài)—→掛起就緒態(tài)考慮到系統(tǒng)當前資源狀況和性能要求，可以決定新建的進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)；掛起就緒態(tài)—→就緒態(tài)當內存中沒有就緒態(tài)進程，或者掛起就緒態(tài)進程具有比就緒態(tài)進程更高的優(yōu)先級，系統(tǒng)將把掛起就緒態(tài)進程轉換成就緒態(tài)；就緒態(tài)—→掛起就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把就緒態(tài)進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)；就緒態(tài)—→運行態(tài)Java操作系統(tǒng)在就緒態(tài)進程隊列里面選中一個進程，在中心處理器中運行；運行態(tài)—→終止態(tài)當一個進程到達了自然結束點，或是出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或是被操作系統(tǒng)所終結，或是被其他有終止權的進程所終結；運行態(tài)—→掛起就緒態(tài)當一個具有較高優(yōu)先級的掛起等待態(tài)進程的等待事件結束后，它需要搶占了中心處理器，，而此時主存空間有不夠，從而可能導致正在運行的進程轉化為掛起就緒態(tài)。另外處于運行態(tài)的進程也可以自己掛起自己；終止態(tài)—→空NULL完成善后操作，退出執(zhí)行；就緒態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中允許父進程終結子進程；等待態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中操作系統(tǒng)允許父進程終結子進程；
等待態(tài)—→掛起等待態(tài)如果當前不存在就緒進程，那么至少有一個等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)；操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)；掛起等待態(tài)—→掛起就緒態(tài)引起進程等待的事件發(fā)生之后，相應的掛起等待態(tài)進程將轉換為掛起就緒態(tài)；掛起等待態(tài)—→等待態(tài)當一個進程等待一個事件時，原則上時不需要把它調入內存的。但是當一個進程退出后，主存已經(jīng)有了一大塊自由空間，而某個掛起等待態(tài)進程具有較高的優(yōu)先級并且操作系統(tǒng)已經(jīng)得知導致它阻塞的事件即將結束，此時便發(fā)生了這一狀態(tài)變化。
本發(fā)明具有的有益效果是首先，在Java操作系統(tǒng)中這種進程實現(xiàn)和建立狀態(tài)的方法，清晰刻畫了進程的每一個狀態(tài)，在某一個特定時刻，一個特定的進程只能處于一個特定的狀態(tài)；其次，進程狀態(tài)轉換沿著固定的路線和狀態(tài)導向進行，對于特定的觸發(fā)條件和系統(tǒng)環(huán)境，Java操作系統(tǒng)中的進程向特定的狀態(tài)進行狀態(tài)切換。本Java操作系統(tǒng)的設計方案嚴格遵循了背景中所提及的進程結構性、共享性、動態(tài)性、獨立性、制約性、并發(fā)性的特點，在Java操作系統(tǒng)的實現(xiàn)中得到了巨大的靈活性和可控制性。


附圖是本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式
1、一種應用于Java操作系統(tǒng)中進程實現(xiàn)和建立狀態(tài)的方法，其特征在于為了便于管理進程，按進程在執(zhí)行過程中的不同狀況，Java操作系統(tǒng)定義不同的進程狀態(tài)●新建態(tài)(new)對應于Java進程剛剛被創(chuàng)建的狀態(tài)。
●運行態(tài)(running)Java進程占有處理器正在運行。
●就緒態(tài)(ready)Java進程具備運行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運行。
●等待態(tài)(blocked)Java進程不具備運行條件，正在等待某個事件的完成。
●掛起(suspend)Java進程對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時不參與進程調度●終止態(tài)(exit)Java進程以后不再執(zhí)行一個Java進程在創(chuàng)建后將處于就緒狀態(tài)。每個進程在執(zhí)行過程中，任一時刻當且僅當處于上述狀態(tài)之一。同時在一個進程執(zhí)行過程中，它的狀態(tài)將會發(fā)生改變。運行狀態(tài)的進程將由于出現(xiàn)等待事件而進入的等待狀態(tài)，當?shù)却录Y束之后等待狀態(tài)的進程將進入就緒狀態(tài)，而處理器的調度策略又會引起運行狀態(tài)和就緒狀態(tài)之間的切換。
新建態(tài)對應于Java進程剛剛被創(chuàng)建的狀態(tài)。創(chuàng)建一個進程要通過兩個步驟，首先是為一個新進程創(chuàng)建必要的管理信息，然后是讓該進程進入就緒態(tài)。此時進程將處于新建態(tài)，它并沒有被提交執(zhí)行，而是在等待操作系統(tǒng)完成創(chuàng)建進程的必要操作。Java操作系統(tǒng)有時將根據(jù)系統(tǒng)性能或主存容量的限制推遲新建態(tài)Java進程的提交。
進程的終止通過兩個步驟，首先是等待操作系統(tǒng)進行善后，然后退出主存。當一個進程到達了自然結束點，或是出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或是被操作系統(tǒng)所終結，或是被其他有終止權的進程所終結，將進入終止態(tài)。進入終止態(tài)的進程以后不再執(zhí)行，但依然臨時保留在操作系統(tǒng)中等待善后。一旦其他進程完成了對終止態(tài)進程的信息抽取之后，Java操作系統(tǒng)建刪除該進程。
由于進程的不斷創(chuàng)建，系統(tǒng)的資源已經(jīng)不能滿足進程運行的要求，這個時候就必須把某些進程掛起(suspend)，對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時不參與進程調度，起到平滑系統(tǒng)操作負荷的目的。
2、按照

所示，進程狀態(tài)轉換的具體方式如下在具有掛起進程功能的Java操作系統(tǒng)中，進程增加了兩個新狀態(tài)掛起就緒態(tài)(ready，suspend)和掛起等待態(tài)(blocked，suspend)。掛起就緒態(tài)表明了進程具備運行條件但目前在二級存儲器中，只有當它被對換到主存才能被調度執(zhí)行。掛起等待態(tài)表明了進程正在等待某一個事件且在二級存儲器中。
空NULL—→新建態(tài)執(zhí)行一個程序，創(chuàng)建一個子進程。
新建態(tài)—→就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)完成了進程創(chuàng)建的必要操作，并且當前系統(tǒng)的性能和虛擬內存的容量均允許，提交到就緒態(tài)隊列。
新建態(tài)—→掛起就緒態(tài)考慮到系統(tǒng)當前資源狀況和性能要求，可以決定新建的進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)。
掛起就緒態(tài)—→就緒態(tài)當內存中沒有就緒態(tài)進程，或者掛起就緒態(tài)進程具有比就緒態(tài)進程更高的優(yōu)先級，系統(tǒng)將把掛起就緒態(tài)進程轉換成就緒態(tài)。
就緒態(tài)—→掛起就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把就緒態(tài)進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)。
就緒態(tài)—→運行態(tài)Java操作系統(tǒng)在就緒態(tài)進程隊列里面選中一個進程，在中心處理器中運行。
運行態(tài)—→終止態(tài)當一個進程到達了自然結束點，或是出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或是被操作系統(tǒng)所終結，或是被其他有終止權的進程所終結。
運行態(tài)—→掛起就緒態(tài)當一個具有較高優(yōu)先級的掛起等待態(tài)進程的等待事件結束后，它需要搶占了中心處理器，，而此時主存空間有不夠，從而可能導致正在運行的進程轉化為掛起就緒態(tài)。另外處于運行態(tài)的進程也可以自己掛起自己。
終止態(tài)—→空NULL完成善后操作，退出執(zhí)行。
就緒態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中允許父進程終結子進程。
等待態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中操作系統(tǒng)允許父進程終結子進程。
等待態(tài)—→掛起等待態(tài)如果當前不存在就緒進程，那么至少有一個等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)；操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)。
掛起等待態(tài)—→掛起就緒態(tài)引起進程等待的事件發(fā)生之后，相應的掛起等待態(tài)進程將轉換為掛起就緒態(tài)。
掛起等待態(tài)—→等待態(tài)當一個進程等待一個事件時，原則上時不需要把它調入內存的。但是當一個進程退出后，主存已經(jīng)有了一大塊自由空間，而某個掛起等待態(tài)進程具有較高的優(yōu)先級并且操作系統(tǒng)已經(jīng)得知導致它阻塞的事件即將結束，此時便發(fā)生了這一狀態(tài)變化。
引起進程掛起的原因是多樣的，主要有●操作系統(tǒng)中的進程0均處于等待狀態(tài)，處理器空閑，此時需要把一些進程對換出去，以騰出足夠的內存裝入就緒進程運行。
●進程競爭資源，導致系統(tǒng)資源不足，負荷過重，此時需要掛起部分進程以調整系統(tǒng)負荷。
●把一些定期執(zhí)行的進程(如審計程序、監(jiān)控程序、記賬程序)對換出去，以減輕系統(tǒng)負荷。
●用戶要求掛起自己的進程，以根據(jù)中間執(zhí)行情況和中間結果進行某些調試、檢查和改正。
●父進程要求掛起自己的后代進程，以進行某些檢查和改正。
●當系統(tǒng)出現(xiàn)故障或某些功能受到破壞時，需要掛起某些進程以排除故障。
Java操作系統(tǒng)把一個掛起進程等同于不在主存的進程，因此掛起的進程將不參與進程調度直到它們被對換進主存。一個掛起進程具有如下特征
●該進程不能立即被執(zhí)行。
●掛起進程可能會等待一個事件，但所等待的事件是獨立于掛起條件的，事件結束并不能導致進程具備執(zhí)行條件。
●進程進入掛起狀態(tài)是由于操作系統(tǒng)、父進程或進程本身阻止它的運行。
●結束進程掛起狀態(tài)的命令只能通過操作系統(tǒng)或父進程發(fā)出。
本Java操作系統(tǒng)軟件已經(jīng)向中華人民共和國版權局申請計算機軟件著作權登記。
權利要求
1.一種Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法，其特征在于為了便于管理進程，按進程在執(zhí)行過程中的不同狀況，Java操作系統(tǒng)定義不同的進程狀態(tài)●新建態(tài)對應于Java進程剛剛被創(chuàng)建的狀態(tài)；●運行態(tài)Java進程占有處理器正在運行；●就緒態(tài)Java進程具備運行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運行；●等待態(tài)Java進程不具備運行條件，正在等待某個事件的完成；●掛起就緒態(tài)和掛起等待態(tài)Java進程對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時不參與進程調度；●終止態(tài)Java進程以后不再執(zhí)行。
2.進程狀態(tài)轉換的具體方式如下空NULL—→新建態(tài)執(zhí)行一個程序，創(chuàng)建一個子進程；新建態(tài)—→就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)完成了進程創(chuàng)建的必要操作，并且當前系統(tǒng)的性能和虛擬內存的容量均允許，提交到就緒態(tài)隊列；新建態(tài)—→掛起就緒態(tài)考慮到系統(tǒng)當前資源狀況和性能要求，可以決定新建的進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)；掛起就緒態(tài)—→就緒態(tài)當內存中沒有就緒態(tài)進程，或者掛起就緒態(tài)進程具有比就緒態(tài)進程更高的優(yōu)先級，系統(tǒng)將把掛起就緒態(tài)進程轉換成就緒態(tài)；就緒態(tài)—→掛起就緒態(tài)Java操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把就緒態(tài)進程將被對換出去成為掛起就緒態(tài)；就緒態(tài)—→運行態(tài)Java操作系統(tǒng)在就緒態(tài)進程隊列里面選中一個進程，在中心處理器中運行；運行態(tài)—→終止態(tài)當一個進程到達了自然結束點，或是出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或是被操作系統(tǒng)所終結，或是被其他有終止權的進程所終結；運行態(tài)—→掛起就緒態(tài)當一個具有較高優(yōu)先級的掛起等待態(tài)進程的等待事件結束后，它需要搶占了中心處理器，，而此時主存空間有不夠，從而可能導致正在運行的進程轉化為掛起就緒態(tài)。另外處于運行態(tài)的進程也可以自己掛起自己；終止態(tài)—→空NULL完成善后操作，退出執(zhí)行；就緒態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中允許父進程終結子進程；等待態(tài)—→終止態(tài)Java操作系統(tǒng)中操作系統(tǒng)允許父進程終結子進程；等待態(tài)—→掛起等待態(tài)如果當前不存在就緒進程，那么至少有一個等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)；操作系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求，也可以決定把等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)；掛起等待態(tài)—→掛起就緒態(tài)引起進程等待的事件發(fā)生之后，相應的掛起等待態(tài)進程將轉換為掛起就緒態(tài)；掛起等待態(tài)—→等待態(tài)當一個進程等待一個事件時，原則上時不需要把它調入內存的。但是當一個進程退出后，主存已經(jīng)有了一大塊自由空間，而某個掛起等待態(tài)進程具有較高的優(yōu)先級并且操作系統(tǒng)已經(jīng)得知導致它阻塞的事件即將結束，此時便發(fā)生了這一狀態(tài)變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于Java操作系統(tǒng)中進程的實現(xiàn)和進程狀態(tài)轉換的方法。在Java操作系統(tǒng)中，定義了原子化的七個不同的進程狀態(tài)新建態(tài)、運行態(tài)、就緒態(tài)、等待態(tài)、掛起就緒、掛起等待、終止態(tài)，并且Java操作系統(tǒng)中的進程可以按照系統(tǒng)條件和狀態(tài)，根據(jù)設定的進程狀態(tài)切換條件，進行明確的狀態(tài)切換。這一方法在突出了Java操作系統(tǒng)中進程在安全性、靈活性方面的優(yōu)勢，從整體上提高了Java操作系統(tǒng)的運行速度，特別是在嵌入式平臺這類本身硬件運行速度不是很快時，更具有明顯的效果。
文檔編號G06F9/46GK1804806SQ200610049099
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月16日 優(yōu)先權日2006年1月16日
發(fā)明者陳天洲, 戴鴻君, 黃彧 申請人:浙江大學