11.python并发入门（part1 初识进程与线程，并发，并行，同步，异步）

1、什么是进程？

在说什么是进程以前，须要先插入一个进程切换的概念！

进程，能够理解为一个正在运行的程序。

如今考虑一个场景，假若有两个程序A和B，程序A在执行到一半的过程当中，须要读取大量的数据输入（I/O操做），而此时CPU只能静静地等待任务A读取完数据才能继续执行，这样就白白浪费了CPU资源。你是否是已经想到在程序A读取数据的过程当中，让程序B去执行，当程序A读取完数据以后，让程序B暂停。这固然没问题，但这里有一个关键词：切换。

既然是切换，那么这就涉及到了状态的保存，状态的恢复，加上程序A与程序B所须要的系统资源（内存，硬盘，键盘等等）是不同的。天然而然的就须要有一个东西去记录程序A和程序B分别须要什么资源，怎样去识别程序A和程序B等等既然是切换，那么这就涉及到了状态的保存，状态的恢复，加上程序A与程序B所须要的系统资源（内存，硬盘，键盘等等）是不同的。天然而然的就须要有一个东西去记录程序A和程序B分别须要什么资源，怎样去识别程序A和程序B等等既然是切换，那么这就涉及到了状态的保存，状态的恢复，加上程序A与程序B所须要的系统资源（内存，硬盘，键盘等等）是不同的。天然而然的就须要有一个东西去记录程序A和程序B分别须要什么资源，怎样去识别程序A和程序B等等

简单说了进程切换的概念，接下来就来讲说进程的定义吧。

进程，通常由三部分组成，分别是程序，数据集（这个程序里的数据），进程控制块三个部分组成，

咱们编写的程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成；数据集则是程序在执行过程当中所须要使用的资源；进程控制块用来记录进程的外部特征，描述进程的执行变化过程，系统能够利用它来控制和管理进程，它是系统感知进程存在的惟一标志。

2、什么是线程？

1.多线程的引入

假如，一个编辑器程序，须要去接收键盘的输入，还须要把内容输出到屏幕上，还须要把内容写到硬盘中，若是只有单进程的话，就会形成同一时间只能作一件事的状况，（好比说，在将文本保存到硬盘，尚未保存完以前不能作其余事情）。

接下来能够试试开多个线程，为这个程序的每个功能去开一个线程，进程A去接收用户键盘的输入，进程B把用户输入的内容显示在屏幕上，进程C负责把文本数据保存到硬盘。

这里进程A，B，C间的协做涉及到了进程通讯问题，并且有共同都须要拥有的东西，这个东西就是文本的内容！！（这也就是以前提到进程中数据集的概念！）

如果这几个进程之间要互相协做，必需要把数据资源保存给每一个进程！，有多个进程，原来的数据集就会有多份！

在这就须要引入一个概念，也就是说不一样进程之间的数据集都是独立的！默认是没法共享的！

这几个进程在不停切换的时候，会形成性能上的损失，这是由于进程和进程之间的数据资源都是独立的！！

遇到这种状况，推荐使用多线程。

还拿刚说到的文本编辑器的程序来举例，假若有一种机制，能够分别使任务A，任务B，任务C共享一个数据集，这样，在cpu上下文切换的时候，所须要保存和恢复的内容就会少不少！而且又能够减小进程之间通讯所带来的损耗！ 这种机制就是多线程！！

咱们能够把多线程理解为一个轻量级的多进程。

线程是cpu的最小执行单元，同时也是程序执行的最小单元。

线程是由“线程id”，“程序计数器”，“集合”，“堆栈” 共同组成的。

线程的引入减少了程序并发执行时的开销，提升了操做系统的并发性能。

不过须要注意的是！！线程并无本身的数据集！！

3、进程和线程之间的关系。

1.线程能够理解为是进程的实体。

2.一个进程中至少必须包含一个线程。

3.一个线程只能分配给一个进程，一个进程能够有多个线程。（咱们也能够理解为进程是线程的容器。）

4.cpu在分配资源（数据集）的时候，只能把资源分配给进程！！！

5.真正放在cpu上运行的是线程。

4、并行与并发的概念。

并行处理（Parallel Processing） ：并行处理是计算机能够同时执行多个处理的一种计算方法。

（并行处理的主要目的是节省大型和复杂问题的解决时间）

并发处理（concurrency Processing）：指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个CPU上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在CPU上运行。

并发的关键是你有处理多个任务的能力，不必定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。因此说，并行是并发的子集。

5、同步与异步

同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求须要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去；异步是指进程不须要一直等下去，而是继续执行下面的操做，无论其余进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样能够提升执行的效率。举个例子，打电话时就是同步通讯，发短息时就是异步通讯。

6、补充说明。

1. 什么状况下会触发进程的切换？

   1.1出现I/O操做

   1.2这个进程运行的时间超出了cpu分配给它的时间片。

2. 进程和线程。

   2.1 进程：资源管理单位（线程的容器）。

   2.2 线程：最小的执行单位。

   
   

3.多线程和多进程的应用场景。

对于计算密集型的任务，在python中使用多线程是彻底没有意义的！！甚至可能会让程序变得更慢，在python下，对于计算密集型的任务，推荐使用多进程！（这种现象彻底是全局解释器锁的特性致使的。）

对于I/O密集型的任务，推荐使用多线程。