进程状态及其转换全解析

在操作系统中，进程有着特定的生命周期和多种状态变化。不考虑进程结束时，进程主要有三个基本状态。

1. 运行态：即进程正在占用CPU执行任务。总结：运行态表示进程当前正在使用CPU。
2. 就绪状态：进程已获取除CPU外的所有所需资源，等待CPU调度即可执行。总结：就绪态意味着进程万事俱备，只等CPU调度。
3. 等待状态（阻塞状态）：进程因等待某事件或资源而暂停执行。总结：阻塞态是进程因等待条件而暂时停止运行。

这三种状态构成基本模型，它们之间可以相互转换。运行态能变成就绪态或阻塞态；就绪态可转为运行态；阻塞态在条件满足时能变为就绪态。

若考虑进程的创建和结束过程，还会出现两个新状态。

1. 创建状态：进程刚创建，还未进入就绪态的阶段。总结：创建态是进程诞生后的初始过渡状态。
2. 结束状态：进程完成结束处理流程，但尚未彻底消失，此时PCB仍存在，PCB消失后进程才彻底结束。总结：结束态是进程结束前的最后状态，PCB消失才标志进程彻底终结。

将创建和结束状态纳入后，形成五状态图，能更全面展示进程状态变化关系。包括从创建到就绪、运行，运行中还可能阻塞或回到就绪态。

在进程运行过程中，存在一个疑问：运行中的进程为何会变成就绪态？这是因为内存中就绪进程多，而CPU数量相对少。为保证公平，系统给每个就绪进程分配时间片。当运行进程时间片用完，就会被操作系统切换回就绪态，让其他进程有机会执行。总结：时间片机制是运行态进程转就绪态的主要原因，目的是公平分配CPU资源。

下面详细梳理进程状态变化的全过程：

1. 进程最初不存在，操作系统创建PCB并初始化，从空状态变为new状态，此时仅产生了PCB。总结：进程创建起始于PCB的创建和初始化，形成new状态。
2. 从new状态变为ready状态，即创建态到就绪态，意味着进程控制块内数据结构初始化完成，进程资源满足，可执行。这个过程很快，因为只是完成PCB初始化。总结：创建态到就绪态是进程准备执行的关键阶段，主要完成PCB初始化。
3. 就绪态进程会被操作系统调度器选中，分配到CPU执行，具体选中方式取决于调度算法。进程运行结束或出错会进入退出状态。总结：调度器决定就绪态进程能否进入运行态，运行结果可能导致进程退出。
4. 运行态到就绪态的转换，如前文所述，是因为时间片用完，由操作系统根据时钟管理进行切换。总结：时间片用完促使操作系统将运行态进程切换为就绪态。
5. 运行中的进程若等待事件或资源，会从运行态变为阻塞状态，例如等待定时器、读写文件等操作时。总结：等待特定事件或资源会使运行态进程进入阻塞态。
6. 阻塞态进程在等待的事件发生后，会由操作系统帮助其转变为就绪态。总结：操作系统负责在事件满足时，将阻塞态进程转换为就绪态。