并發編程 【筆記1】

多任務編程

利用多進程與多線程提高程序運行效率（充分利用cpu多核資源，同時處理多個應用程序任務)

進程? process

理論：

定義：程序在計算機中的一次運行

程序是一個可執行的文件，占有磁盤

進程是一個動態過程的描述，占有內存資源，有一定的生命周期

系統如何產生一個進程？

用戶調用命令發起請求（命令窗口輸入命令）

用戶調用程序接口（點擊圖標這個過程）

系統接收用戶請求，開始創建進程（點開圖標后系統該干的事）

系統將創建的進程提供用戶使用（點開圖標后系統該干的事）

系統調配計算機資源，確定進程狀態等（開機或點開圖標后系統該干的事）

進程基本概念：

cpu時間片：一個進程占有cpu內核說明這個進程在cpu時間片上

pcb（進程控制塊）：用于存放進程的基本信息，用于系統查找并識別進程，存放在內存中

進程id（pid）：系統為每一個進程分配一個大于0的整數，作為進程id，每個進程id不重復

父子進程：系統中每一個進程（除了系統初始化進程）都有唯一的父進程，可以有多個子進程，父子進程關系便于進程管理

進程狀態? ? ? ?1.就緒態：等待分配cpu，進程具備執行條件? ? ? ? 2.運行態：進程占有cpu時間片? ? ? ?3等待態：讓出cpu，停止運行? ? ? ?4.新建：創建一個進程，獲取資源? ? ? ? 5.終止：進程結束，釋放資源

進程的運行狀態：1.多進程可以跟充分使用計算機多核資源? 2.進程之間的運行互不影響，互相獨立? 3.每個進程擁有獨立的空間，各子使用自己空間資源

基于fork的多進程編程

fork的使用

pid = os.fork() ''' 功能：獲取進程的pid值 返回值：成功會在原有進程返回新進程的pid新進程返回0，失敗會返回一個負數 '''

注意：

子進程會復制父進程全部內存空間，從fork下一句代碼開始執行

父子進程各自獨立運行，運行不一定有順序

利用父子進程fork返回值的區別，配合if讓父子進程執行不同的內容，但還是固定的搭配

父子進程有各自特有特征

父進程fork之前開辟的空間子進程同樣擁有，但對各自空間的操作互不影響

進程相關函數

os.getpid() ''' 功能：獲取一個進程的pid 返回值：返回當前進程的pid ''' os.getppid() ''' 功能：獲取父進程的pid 返回值：返回父進程的pid ''' os._exit(status) ''' 功能：結束一個進程 參數：進程的終止狀態 ''' sys.exit([status]) ''' 功能：推出進程 參數：整數，表示推出狀態 字符串：表示推出時打印內容 '''

孤兒與僵尸

孤兒：父進程比子進程退出的更早，子進程變成孤兒進程，孤兒進程被系統進程收養，系統進程變成父進程，孤兒進程會自動推出系統進程

僵尸：子進程比父進程退出的跟早，父進程沒有處理子進程的退出狀態，此時的子進程為僵尸進程，僵尸進程會殘留部分pcbzai內存中，浪費內存

避免僵尸進程：

wait函數

pid, status = os.wait() ''' 功能：在父進程中阻塞等待處理僵尸進程 返回值：pid 推出的子進程的pid status 子進程是否退出 '''

二級子進程

父進程創建子進程，等待回收

子進程創建二級子進程后退出

二級子進程為孤兒，和父進程一起執行

通過信號處理子進程退出

import singal singal.singal(singal.SIGCHLD,singal.SIG_IGN) ''' 原理：子進程退出時會發信號給父進程，如果父進程忽略子進程信號，系統會自動處理子進程 特點：不會影響父進程運行，可以處理所有子程序退出 '''

multprocessing模塊創建進程

進程創建

'''基本接口''' Process() ''' 功能：創建進程對象 參數：target綁定要執行的目標函數，args元組用于給target函數位置傳參，kwargs字典，給target函數鍵值傳參 ''' p.join([timeout]) ''' 功能：阻塞等待回收進程 參數：超時時間 ''' p.start() ''' 功能：啟動進程，此時target綁定函數開始執行，此函數作為子程序執行內容，此時進程正真被創建 '''

流程：

將子進程執行的事件封裝為函數

通過模塊的Process類創建進程對象，關聯函數

通過進程對象調用start啟動進程

通過進程對象調用join回收進程

p.name //進程名 p.pid //對應子進程的pid號 p.is_alive() //查看子進程是否在生命周期 p.daemon //設置父子進程的退出關系 ''' 如果設置為True則子進程會隨父進程的退出而結束 要求必須在start()前設置 如果deamon設置成True 通常就不會使用join() '''

注意：

使用mutiprocess創建進程同樣是子進程復制父進程空間代碼段，父子進程運行互不影響

子進程只運行target綁定的函數部分，其余內容均是父進程執行內容

mutiprocessing中父進程往往只用來創建子進程回收子進程，具體事件由子進程完成

mutiprocessing創建的子進程中無法使用標準輸入

自定義進程類

1創建步驟：繼承process類，重寫_init_函數添加自己的屬性，使用super()添加父類屬性，重寫run()方法

2使用方法：實例化對象，調用start自動執行run方法，調用join回收線程

進程池實現

1必要性

進程的創建和銷毀過程消耗資源較多

當任務量眾多，每個任務在很短時間內完成時，需要頻繁的創建與銷毀進程，此時計算機壓力較大

2原理：創建一定數量的進程來處理事件，事件處理完后，進程繼續處理其他事件，直到所有事件都處理完畢統一銷毀

from multiprocessing import Pool Pool(processes) ''' 功能：創建進程池對象 參數：指定進程數量，默認根據系統自動判定 ''' pool.apply_async(func,args,kwds) ''' 功能：使用進程池執行func事件 參數：func 事件函數，args元組 給func按位置傳參，kwds字典 給func按照鍵值傳參 返回值：返回函數事件對象 ''' pool.close() ''' 功能：關閉進程池 ''' pool.join() ''' 功能：回收進程池中進程 '''

多線程

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