fork与exec

在Linux中，都是通过fork与vfork系统调用来创建子进程，并且在fork完之后，通常会调用exec命令簇来替换代码段，执行不同的任务。而在创建子进程的时候，同时通过COW的方式创建的。

COW，即Copy On Write。当fork出子进程时，父进程与子进程是共用同一块内存空间存放数据、打开的文件、线程信息等等，其目的是为了让子进程可以更快的创建，并且减少内存分配以及各种数据结构的创建，共享父进程的大部分信息。只有当子进程的内存产生写操作的时候，才会Copy一份新的内存给子进程。

fork与vfork的区别

fork所创造的子进程是父进程的完整副本，复制了父亲进程的资源，包括内存的内容task_struct内容。

而vfork的区别，仅仅在于vfork创建的子进程会先于父进程执行。

当结果返回小于0时，则代表创建子进程失败
当结果为0时，则代表子进程开始执行
当结果大于0时，返回值则代表子进程的pid，父进程继续执行

wait与waitpid

wait允许父进程获取子进程结束时的状态，并且将子进程的task_struct从内核中清除。在调用wait时，父进程会被阻塞等待返回。

wait的函数原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <wait.h>

int wait(int *status)

如果父进程没有调用wait获取子进程状态时，子进程会销毁，但是子进程的task_struct仍然会存在内核数据结构中，并且称之为Zombie进程，如果Zombie进程过多的话，会导致新进程无法创建，因为内核创建的进程数有限。

如果在意子进程的结果的话，可以通过status的值来知道进程终止的原因。该原因都在sys/wait.h头文件中定义：

而调用wait等待的是任一子进程，如果父进程fork了很多个子进程的话，则任一子进程返回都会触发该函数，也就无法知道获取的是哪个子进程的任务返回了。于是，就需要waitpid函数了。

waitpid函数原型如下：

#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);

从参数中可以看到，可以指定wait操作的pid，以及options。而options有两个选项：
WNOHANG：如果pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数立即返回0，而不是阻塞在这个函数上等待，不影响父进程的继续执行；如果结束了，则返回该子进程的进程号。

WUNTRACED：如果子进程进入暂停状态，则马上返回。

如果对于子进程的状态改变不是很关心的话，也可以注册SIGCHILD信号，当子进程状态改变时候，内核会发送该信号给父进程，让父进程接收子进程状态，可以在该信号处理函数中调用wait()来接收子进程状态，并且让子进程可以安心改变状态。

void wait4children(int signo) {  
  int status;  
  wait(&status);  
}  
   
int main() {  
  ...
  pid_t pid;  
  signal(SIGCHLD, wait4children);  
  ...
}

SIGCHILD信号代表子进程状态变更了，例如停止、继续、退出等，内核会发送这个信号通知父进程。而父进程就能通过 wait/waitpid 来获悉这些状态了。只是通常都用来关心子进程是否被销毁。

等待子进程都结束

如果需要等待子进程都结束，则需要在fork完子进程后，为每个创建的子进程调用waitpid来等待所有子进程都结束

Android中的fork与wait

Android中Runtime.getRuntime().exec(cmd)也会通过fork和exec来创建子进程执行cmd命令。

    private void test() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                try {
                    // 打印5次top命令的输入输出
                    Process dumpDirectory = Runtime.getRuntime().exec("top -n 15");
                    // ping www.baidu.com
                    Process dumpTop = Runtime.getRuntime().exec("ping -c 30 www.baidu.com");
                    printLog("DumpDirectory", dumpDirectory.getInputStream());
                    printLog("DumpTop", dumpTop.getInputStream());
                    Log.e("Process","Process  Started");
                    dumpDirectory.waitFor();
                    dumpTop.waitFor();
                    Log.e("Process","Process  End");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } 
            }
        }).start();

    }

    void printLog(final String tag, final InputStream input) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                Reader reader = new InputStreamReader(input);
                BufferedReader bf = new BufferedReader(reader);
                String line = null;
                try {
                    while ((line = bf.readLine()) != null) {
                        Log.e("ReadBuffer", "Tag:" + tag + "   Line:" + line);
                    }
                } catch (Exception e) {
                }
            }
        }).start();
    }

在上述代码中：

• 创建了线程，在线程中创建子进程并且阻塞等待两个子进程的结果，这样不会阻塞UI线程
• 创建完Process之后，可以通过getInputStream获取输入流，该输入流是通过Pipe传递过来的，可以将命令执行的结果进行输出
• 而后调用waitFor等待两个进程的执行结束