并发编程基础及进程基础

并发编程基础及进程基础

一、操做系统发展史

一、穿孔卡片

​ 读取速度很慢

​ CPU利用率很低

​ 单个用户（一份代码）使用

二、批处理

​ 读取速度慢

​ CPU利用率低

​ 联机（多份代码）使用

​ 效率低

三、脱机批处理（现代操做系统的设计原理）

​ 读取速度提升

​ CPU利用率提升

二、多道技术（基于单核背景下产生）

单道：一条道走到黑（串行）

程序 a和b 都要使用CPU，a先使用CPU时，须要等待a使用结束后，b才开始使用CPU

多道：好比， a和b 都要使用CPU，a先使用CPU时，直到a遇到IO或者执行时间过长时，a会（切换+保存状态），而后b可使用CPU，直到b遇到IO或者执行时间过长，b会（切换+保存状态），a再次执行，直到两个程序结束

IO: input() , output() , time.sleep(), 文件的读写，数据的传输

空间上的复用：多个程序使用一个CPU

时间上的复用：切换+保存状态

1. 当执行程序遇到 IO 时，操做系统会将CPU的执行权限剥夺

   优势：CPU的执行效率高

2. 当执行程序时间过长时，操做系统会将CPU的执行权限剥夺

   缺点：程序的执行效率低

并发与并行

并发：

​ 在单核（一个CPU）的状况下，当执行当 a ，b 两个程序，先运行a时，当a遇到IO时，b开始执行，看着像同时运行

并行：

​ 在多核状况下，当执行 a ，b 两个程序，a 与 b 同时执行，真正意义上的同时执行

三、进程

一、什么是进程

进程是一个资源单位

二、进程与程序的区别

程序：一堆代码文件

进程：执行代码的过程，称之为进程

三、进程调度

1. 先来先服务调度算法

   a , b 程序，当a 先来a就先执行，一直执行完后b才执行

   缺点：执行效率低

2. 短做业优先调度算法

   执行时间短的先执行

   缺点：致使执行时间长的程序，须要等待全部时间短的程序执行完毕后，才能执行

3. 时间片轮转法

   好比同时有10个程序 ，操做系统给1秒时间，每一个程序分0.1秒运行，未运行完的进入下一次调度

4. 多级反馈队列

   1级队列：优先级最高，先执行

   2级队列：优先级次之，1级队列执行完后执行

   3级队列：。。。。

如今的操做系统的进程调度算法：时间片轮转法+多级反馈队列

四、同步与异步

同步与异指的是 提交任务的方式

同步（串行）：程序 a和b 都要提交使用CPU，a先提交使用CPU时，须要等待a使用结束后，b才提交开始使用CPU

异步（并发）：两个a，b程序都要提交并执行，假如a先提交并执行，b无需等a执行完毕，就能够直接提交任务

五、阻塞与非阻塞

阻塞（等待）：凡是遇到IO都会阻塞

非阻塞（不等待）：除了IO都是非阻塞

六、进程的三种状态

就绪态：同步与异步已经获取除CPU之外的全部资源，只要获取处理机就能立马执行的状态

运行态（非阻塞）：已经得到处理机，正在执行的状态，程序的执行时间过长——>将程序返回给就绪态

阻塞态：遇到IO，处于阻塞状态

同步与异步指的是：提交任务的方式

阻塞与非阻塞：指的是进程的状态

异步非阻塞：CPU的利用率最大化

七、建立进程的两种方式

强调:在Windows操做系统中因为没有 fork ( linux 操做系统中建立进程的机制)，在建立子进程的时候会自动 import 启动它的这个文件，而在 import 的时候又执行了整个文件。所以若是将process()直接写在文件中就会无限递归建立子进程报错。因此必须把建立子进程的部分使用if __ name__ ==‘ __ main__’ : 判断保护起来，import 的时候 ，就不会递归运行了。

from multiprocessing import Process
import time

# 方式1：直接调用Process
def test_data(name):
    print(f'start{name}子进程')
    time.sleep(2)
    print(f'end{name}子进程')

if __name__ == '__main__':
    # target = 函数地址，args = 函数传入的参数（元组）
    obj = Process(target=test_data, args=('Jason',))
    # 建立子进程
    obj.start()
    # 等着子进程结束完成后再结束
    obj.join()
    print('主进程')

from multiprocessing import Process
import time

# 方式2：使用类继承Process
class MyProcess(Process):
    def run(self):
        print(f'start子进程')
        time.sleep(2)
        print(f'end子进程')

if __name__ == '__main__':
    list2 = []
    for i in range(5):
        obj = MyProcess()
        obj.start()
        list2.append(obj)
    for obj in list2:
        obj.join()
    print('主进程结束')