线程和进程（一）

现代操做系统好比Mac OS X，UNIX，Linux，Windows等，都是支持“多任务”的操做系统。

什么叫“多任务”呢？简单地说，就是操做系统能够同时运行多个任务。打个比方，你一边在用浏览器上网，一边在听MP3，一边在用Word赶做业，这就是多任务，至少同时有3个任务正在运行。还有不少任务悄悄地在后台同时运行着，只是桌面上没有显示而已。

如今，多核CPU已经很是普及了，可是，即便过去的单核CPU，也能够执行多任务。因为CPU执行代码都是顺序执行的，那么，单核CPU是怎么执行多任务的呢？

操做系统轮流让各个任务交替执行，任务1执行0.01秒，切换到任务2，任务2执行0.01秒，再切换到任务3，执行0.01秒……这样反复执行下去。表面上看，每一个任务都是交替执行的，可是，因为CPU的执行速度实在是太快了，咱们感受就像全部任务都在同时执行同样。

真正的并行执行多任务只能在多核CPU上实现，可是，因为任务数量远远多于CPU的核心数量，因此，操做系统也会自动把不少任务轮流调度到每一个核心上执行。

对于操做系统来讲，一个任务就是一个进程（Process），好比打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开一个记事本就启动了一个记事本进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程，打开一个Word就启动了一个Word进程。

有些进程还不止同时干一件事，好比Word，它能够同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就须要同时运行多个“子任务”，咱们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。

因为每一个进程至少要干一件事，因此，一个进程至少有一个线程。固然，像Word这种复杂的进程能够有多个线程，多个线程能够同时执行，多线程的执行方式和多进程是同样的，也是由操做系统在多个线程之间快速切换，让每一个线程都短暂地交替运行，看起来就像同时执行同样。固然，真正地同时执行多线程须要多核CPU才可能实现。

咱们前面编写的全部的Python程序，都是执行单任务的进程，也就是只有一个线程。若是咱们要同时执行多个任务怎么办？

有两种解决方案：

一种是启动多个进程，每一个进程虽然只有一个线程，但多个进程能够一块执行多个任务。

还有一种方法是启动一个进程，在一个进程内启动多个线程，这样，多个线程也能够一块执行多个任务。

固然还有第三种方法，就是启动多个进程，每一个进程再启动多个线程，这样同时执行的任务就更多了，固然这种模型更复杂，实际不多采用。

总结一下就是，多任务的实现有3种方式：

• 多进程模式；

• 多线程模式；

• 多进程+多线程模式。

同时执行多个任务一般各个任务之间并非没有关联的，而是须要相互通讯和协调，有时，任务1必须暂停等待任务2完成后才能继续执行，有时，任务3和任务4又不能同时执行，因此，多进程和多线程的程序的复杂度要远远高于咱们前面写的单进程单线程的程序。

由于复杂度高，调试困难，因此，不是无可奈何，咱们也不想编写多任务。可是，有不少时候，没有多任务还真不行。想一想在电脑上看电影，就必须由一个线程播放视频，另外一个线程播放音频，不然，单线程实现的话就只能先把视频播放完再播放音频，或者先把音频播放完再播放视频，这显然是不行的。

Python既支持多进程，又支持多线程，咱们会讨论如何编写这两种多任务程序。

小结

线程是最小的执行单元，而进程由至少一个线程组成。如何调度进程和线程，彻底由操做系统决定，程序本身不能决定何时执行，执行多长时间。

多进程和多线程的程序涉及到同步、数据共享的问题，编写起来更复杂。