操作系统:进程的控制和通信(Windows2000)

简介: 操作系统:进程的控制和通信(Windows2000)


进程的控制和通信(Windows2000)

一、实验目的

通过对Windows 2000编程,进一步熟悉操作系统的基本概念,并能较好地理解Windows 2000的结构。

通过创建进程,观察进程的运行和终止程序以及调试操作,进一步熟悉操作系统的进程概念,理解Windows 2000进程的生命周期。

二、实验要求与内容、过程与结果

  1. 参照例2-2,编写一个程序,利用进程句柄来获得当前运行进程的优先级。
#include<Windows.h>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    //从当前进程中提取句柄
    HANDLE hProcessThis=GetCurrentProcess();  
    //请求内核提供该进程所属的优先权类
    DWORD dwPriority=GetPriorityClass(hProcessThis);
    //发出消息,为用户描述该类
    printf("current process priority:");
    switch(dwPriority)
    {
    case HIGH_PRIORITY_CLASS:
        printf("High\n");
      break;
    case NORMAL_PRIORITY_CLASS:
        printf("Normal\n");
        break;
    case IDLE_PRIORITY_CLASS:
        printf("Idle\n");
        break;
    //case REAL_TIME_ PRIORITY_CLASS:
    //  printf("Realtime\n");
    //    break;
    default:
        printf("<unknow>\n");
        break;
    }
}

程序分析

本代码主要通过Windows API函数GetPriorityClass获取当前进程的优先级类别,然后通过switch语句输出对应的优先级名称。

在Windows操作系统下,为了更好地管理和调度进程,操作系统将所有的进程分成了不同的优先级类别,这些类别按照优先级从高到低依次为:

  1. REALTIME_PRIORITY_CLASS:实时优先级类,只有操作系统内核可以使用,在执行实时任务时使用。
  2. HIGH_PRIORITY_CLASS:高优先级类,通常用于非常紧急且时间敏感的任务,如音视频编解码、实时数据传输等。
  3. NORMAL_PRIORITY_CLASS:普通优先级类,大多数进程都属于此类别,系统分配的默认类别。
  4. IDLE_PRIORITY_CLASS:空闲优先级类,用于低优先级的任务,不会影响其他进程的执行,通常用于节能和减少电脑噪音等场景。

在本代码中,首先调用GetPriorityClass函数获取当前进程的优先级类别,返回的是DWORD类型的优先级常量,然后通过switch语句将其转化为对应的字符串输出。

需要注意的是,在代码中我们注释掉了REALTIME_PRIORITY_CLASS这个优先级类别,因为该优先级类别只有操作系统内核才能使用,一般用户进程无法使用,否则可能会对系统稳定性造成危害。实际上,该优先级类别在一些特定场景下还是会被用到的,如视频监控、游戏引擎等。

总之,通过获取和了解进程的优先级类别,我们可以更好地控制进程的执行顺序和优先级,从而提升系统性能和响应速度。

  1. 运行例2-3,记录运行结果(不少于5个进程的信息),并描述该程序的功能。

程序功能:利用进程句柄获得进程详细信息, 应用程序显示当前运行进程名字以及在核心态下占用时间的百分比。

  1. 运行例2-4,记录运行结果,并描述该程序的功能。

程序功能:通过当前进程,创建相同的子进程。

4.参照例2-5,编写一个程序,给出运行进程的操作系统的版本号。

5.用命令行的方式运行2次例2-6(每次命令行参数不同:命令行中是否包含“child”参数),记录运行结果,并描述该程序的功能。

功能:创建子进程,描述了进程间的互斥与同步。该程序开始时时先进入parent()函数,然后parent()函数会创建自杀互斥体和一个子进程,并暂停5秒后杀死自己,这时子进程会进入child()函数并打开自杀互斥体,等待父进程杀掉自身后终止。

6.参照例2-6,编写一个程序,通过创建进程来执行一个命令列表(命令列表中有3个应用程序的程序名,这些程序运行一段时间后被中止退出),并输出每个进程(这3个应用程序)的执行时间。

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include<ctime>
#pragma warning(disable: 4996)
using namespace std;
static LPCTSTR g_szMutexName = "w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide";
//创建当前进程的克隆进程的简单方法
void StartClone(int num)
{
  TCHAR szFilename[MAX_PATH];
  //获得当前可执行文件的文件名
  GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH);
  //格式化子进程的命令行,指明是一个EXE文件和子进程
  TCHAR szCmdLine[MAX_PATH];
  sprintf(szCmdLine, "%s  %d", szFilename,num);
  //子进程的启动信息结构
  STARTUPINFO si;
  ZeroMemory(reinterpret_cast <void *> (&si), sizeof(si));
  si.cb = sizeof(si);
  PROCESS_INFORMATION p;  //说明一个返回的子进程信息结构
  //利用同样的可执行文件名和命令行创建进程,并指明是一个子进程
  BOOL bCreateOK = CreateProcess(
    szFilename,    //产生的应用程序的名称
    szCmdLine,    //指定创建一个子进程的符号标识
    NULL,       //默认的进程安全性
    NULL,     //默认的线程安全性
    FALSE,       //不继承句柄
    CREATE_NEW_PROCESS_GROUP, //创建新窗口,使输出更直观
    NULL,       //新环境
    NULL,       //当前目录
    &si,        //启动信息结构
    &p);        //返回的进程信息
  //关闭子进程
  if (bCreateOK)
  {
    CloseHandle(p.hProcess);
    CloseHandle(p.hThread);
  }
}
void Parent()
{
  //创建“自杀”互斥体
  HANDLE hMutexSuicide = CreateMutex(
    NULL,    //默认的安全性
    TRUE,    //创建者是互斥体的最初拥有者
    g_szMutexName);    //为互斥体命名
  if (hMutexSuicide != NULL)
  {
    StartClone(1);    //创建两个子进程
    StartClone(2);
    Sleep(5000);    //暂停(5秒)
    ReleaseMutex(hMutexSuicide);  //通知子进程”杀”掉自身
    CloseHandle(hMutexSuicide);   //消除互斥体句柄
  }
  printf("name: parent time: %f s\n", (double)clock() / CLOCKS_PER_SEC);
  getchar();
}
void Child(char * argv[])
{   //打开“自杀”互斥体
  HANDLE hMutexSuicide = OpenMutex(
    SYNCHRONIZE,    //打开用于同步
    FALSE,        //不需要向下传递
    g_szMutexName);  //互斥体名称
  if (hMutexSuicide != NULL)
  {
    WaitForSingleObject(hMutexSuicide, INFINITE);
    //等待子进程释放互斥体
    //准备好终止,清除句柄
    CloseHandle(hMutexSuicide);
  }
  printf("name: child%s time: %f s\n", argv[1], (double)clock() / CLOCKS_PER_SEC);
}
int main(int argc, char * argv[])
{
  //决定其行为是父进程还是子进程
  if (argc > 1)
  {
    Child(argv);
  }
  else
  {
    Parent();
  }
  return 0;
}

程序分析

本代码主要演示了如何通过创建“克隆”进程的方式实现父进程通知子进程自杀的功能。

该代码的核心是利用Windows API函数CreateProcess创建进程,并利用命令行参数的方式来区分父进程和子进程。父进程会创建两个子进程,然后暂停5秒,并通过创建一个“自杀”互斥体来通知子进程自杀。子进程则会打开这个互斥体并等待通知,收到通知后即可终止自身。

具体实现过程如下:

首先创建了一个名为“w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide”的互斥体,用于父进程通知子进程自杀。

然后在主函数中通过判断命令行参数的个数,来决定当前进程是父进程还是子进程。如果命令行参数个数大于1,则说明当前进程是子进程;否则,就是父进程。可以通过命令行参数的方式把当前进程的角色传递给子进程。

在父进程中,调用StartClone函数创建两个子进程,同时暂停5秒钟。在创建子进程的时候,使用了CREATE_NEW_PROCESS_GROUP参数,这样可以在屏幕上创建两个独立的命令行窗口,使输出更直观。

然后,父进程获得了“自杀”互斥体的句柄,并释放了这个互斥体,通知子进程自杀。父进程还输出了当前运行时间,再通过getchar来等待用户输入,以保证在结束进程之前不会立即关闭命令行窗口。

在子进程中,首先打开“自杀”互斥体,并等待父进程通知。一旦收到通知,子进程就会终止自身,释放句柄并退出。

需要注意的是,这种通过创建“克隆”进程的方式来通信和控制进程的方法并不是一种很好的做法。因为这种方式存在许多潜在的问题,比如进程之间的同步和通信机制都需要手动实现,并且容易导致死锁和进程的长时间挂起等问题。在实际的开发中,建议使用更为高级和稳定的通信和同步机制,如线程、信号量和管道等。

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