目錄

• 并發編程
  • 并發和串行
  • 學習并發的目的
  • 進程是什么
  • 操作系統是什么
  • 操作系統發展史
    • 第二代計算使用的是批處理系統，存在以下三個問題
    • 第三代計算機
    • 第四代計算機
  • 多道技術
  • 并發編程中的重要概念
  • python如何使用多進程
    • 1. 導入multiprocessing中的Process類 實例化這個類 指定要執行的任務target
    • 2. 導入multiprocessing中的Process類 繼承這個類 覆蓋run方法 將要執行的任務放入run中開啟進程是會自動執行該函數
    • 進程之間內存相互隔離
    • join函數
    • 進程對象的常用屬性
    • 僵尸進程和孤兒進程

并發編程

并發和串行

• 程序默認的執行方式是串行，即程序自上而下一行一行執行，必須把當前任務執行完畢才能執行下一個任務

學習并發的目的

就是編寫可以同時執行多個任務的程序，從而提高效率

串行和并發都是程序處理任務的方式

## 實現并發的方式

多進程

多線程

協程

進程是什么

進程是指正在運行的程序，是操作系統調度以及進行資源分配的基本單位

當程序從硬盤讀取到內存中運行的時候進程就產生了

多進程：指的是同一時間有多個程序被裝入內存并執行

多進程的實現原理其實就是操作系統調度進程的原理

操作系統是什么

操作系統就是一款特殊的軟件

操作系統和普通軟件的區別：

操作系統可以直接與硬件交互

操作系統是受保護的，不能直接被修改

操作系統更加長壽，一旦完成基本不會修改，如系統內核

操作系統的主要功能

隱藏了硬件復雜的操作，提供了簡單的api接口

將硬件的資源競爭變得有序可控

GUI圖形化用戶界面

操作系統發展史

掌握多道技術的實現原理，就是多進程的實現原理

第二代計算使用的是批處理系統，存在以下三個問題

需要人為參與

任務串行執行

程序員調試效率低

第三代計算機

使用SPOOLING聯機計數

多道技術

多終端多用戶

第四代計算機

大規模集成電路+多用戶多終端

特點：具備GUI圖形化界面，普通人也可以使用

多道技術

實現原理：

空間復用

? 同一時間加載多個任務到內存中，多個進程之間的內存區域需要相互隔離，這種隔離是物理隔離，為了保證數據安全性

時間復用

? 操作系統會在多個進程之間做切換

? 切換進程的兩種情況：

? 1.但給一個進程遇到IO操作時會自動切換

? 2.當任務執行時間過長（超時）強制切換

? 切換進程前需要記錄當前進程的狀態，同時頻繁的切換也消耗系統資源

? 當所有任務沒有IO操作時，切換執行反而降低了效率，但是為了保證并發執行必須要犧牲效率

多道技術總結：切換+保存

有了多道技術，計算機就可以同時并發處理多個任務

并發編程中的重要概念

串行：從上到下依次執行

并發：多個任務同時執行，本質是多個進行不斷在切換，由于切換速度快，所以感覺是同時運行

并行：真正意義上的同時運行，有幾個核心就能并行幾個任務，如果超過核心數就使用并發執行

以上三個都是用于描述處理任務的方式

一個進程的三種狀態

阻塞：當程序遇到IO操作，無法繼續執行代碼時的一種狀態

非阻塞 ：程序沒有遇到IO操作的狀態，正常運行

就緒：程序等待CPU運行

阻塞非阻塞也可以用來描述執行任務的方式

三種狀態的互相切換

程序正常運行，當運行時間超過閾值，會進入就緒狀態，等待cpu執行完其他的進程后，恢復到運行狀態繼續執行

當程序遇到IO操作，會進入阻塞狀態，當結束阻塞狀態后，程序會進入就緒狀態，等待cpu空閑后繼續執行本程序

野指針和僵尸指針

野指針：內存中的地址被刪除

僵尸指針：內存中的地址因為某種原因沒有被清除

進程的創建和銷毀

創建：

用戶交互式請求

有一個正在運行的程序調用了開啟進程的接口

一個批處理作業開始

系統初始化

銷毀：

任務完成

強制結束 windows:taskkill/linux:kill

程序異常

進程和程序

程序是一堆代碼存放在文件中

進程就是程序中的代碼從硬盤讀入內存后產生的

進程是由程序產生的

一個程序可以產生多個進程，每一個進程都有一個唯一的PID

進程的層次結構

在linux中進程具備父子關系，是一個樹狀結構，可以相互查找到對方

在windows中，沒有層級關系，父進程可轉讓子進程的句柄

父進程與子進程：例如qq打開了瀏覽器，qq就是父進程，瀏覽器就是子進程

PID和PPID

PID是當前進程的編號

PPID是當前程序的父進程的編號

我們運行py文件的時候其實是運行python解釋器，所以運行py文件的父進程就是python解釋器

import os os.getpid() os.getppid()

python如何使用多進程

1. 導入multiprocessing中的Process類 實例化這個類 指定要執行的任務target

import os from multiprocessing import Processdef task():print("this is sub process")print(f"sub process id {os.getpid()}" )if __name__ == '__main__':p = Process(target=task)p.start() print("this is parent process")print(f"parent process is: {os.getpid()}")print("over")

linux和windows開啟進程的方式區別

linux會將父進程的內存數完整復制一份給子進程

windows會導入父進程的代碼，從新執行一遍，來獲取需要處理的任務，所以在編寫代碼時如果是windows，需要把開啟進程的代碼放在main判斷中

2. 導入multiprocessing中的Process類 繼承這個類 覆蓋run方法 將要執行的任務放入run中開啟進程是會自動執行該函數

from multiprocessing import Process import osclass Downloader(Process):def __init__(self,url,size,name):super().__init__()self.url = urlself.size = sizeself.name = namedef run(self):print(os.getpid())passif __name__ == '__main__':m = Downloader()m.start()print("parent over",os.getpid())

進程之間內存相互隔離

from multiprocessing import Process import os,timea = 257def task():global aprint("2",a,id(a))a = 200if __name__ == '__main__':p = Process(target=task)p.start() time.sleep(4)print(a)

join函數

就是讓主進程等待子進程運行完再執行

from multiprocessing import Process import timedef task1(name):for i in range(10000):print(f'{name} run')def task2(name):for i in range(100):print(f'{name} run')if __name__ == '__main__': p1 = Process(target=task1,args=("p1",))# args 是給子進程傳遞的參數 必須是元組p1.start() p2 = Process(target=task2,args=("p2",))p2.start() p2.join() p1.join()print("over")

進程對象的常用屬性

if __name__ == '__main__':p = Process(target=task,name="老司機進程")p.start()# p.join()# print(p.name)# p.daemon #守護進程# p.join()# print(p.exitcode) # 獲取進程的退出碼 就是exit()函數中傳入的值# print(p.is_alive()) # 查看進程是否存活# print("zi",p.pid) # 獲取進程id# print(os.getpid())# p.terminate() #終止進程 與strat 相同的是 不會立即終止,因為操作系統有很多事情要做 # print(p.is_alive())

僵尸進程和孤兒進程

孤兒進程:當父進程已經結束,而子進程還在運行,子進程就成為孤兒進程,孤兒進程有其存在的意義,沒有不良影響,孤兒進程會被操作系統接管

僵尸進程:當一個進程已經結束了,但是他仍然還有一些數據存在,此時稱之為僵尸進程

在linux中,有這么一個機制,父進程無論什么時候都可以獲取到子進程的一些數據;子進程任務執行完畢后,確實結束了但是仍然保留了一些數據,目的是為了讓父進程能夠獲取這些信息;linux中,可以調用waitpid來徹底清除子進程的殘留信息

python中已經封裝了處理僵尸進程的操作

轉載于:https://www.cnblogs.com/masterjian924/p/11124038.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Day 31 并发编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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