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理論講解python多進(jìn)程并發(fā)編程

更新時(shí)間：2018年02月09日 10:54:24 作者：人生不如戲

這篇文章主要從理論方面講解python多進(jìn)程并發(fā)編程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，如果你也想學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)，參考下吧。

一、什么是進(jìn)程

進(jìn)程：正在進(jìn)行的一個(gè)過(guò)程或者說(shuō)一個(gè)任務(wù)。而負(fù)責(zé)執(zhí)行任務(wù)則是cpu。

二、進(jìn)程與程序的區(qū)別

程序：僅僅是一堆代

進(jìn)程：是指打開(kāi)程序運(yùn)行的過(guò)程

三、并發(fā)與并行

并發(fā)與并行是指cpu運(yùn)行多個(gè)程序的方式

不管是并行與并發(fā)，在用戶看起來(lái)都是‘同時(shí)'運(yùn)行的，他們都只是一個(gè)任務(wù)而已，正在干活的是cpu，而一個(gè)cpu只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。

并行就相當(dāng)于有好多臺(tái)設(shè)備，可以同時(shí)供好多人使用。

而并發(fā)就相當(dāng)于只有一臺(tái)設(shè)備，供幾個(gè)人輪流用，每個(gè)人用一會(huì)就換另一個(gè)人。

所以只有多個(gè)cpu才能實(shí)現(xiàn)并行，而一個(gè)cpu只能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)并發(fā)。

如上圖所示：

串行：執(zhí)行完A，再執(zhí)行B，再執(zhí)行C

并行：同時(shí)執(zhí)行ABC

并發(fā)：交替執(zhí)行ABC

四、同步\異步

并發(fā)與并行是指cpu運(yùn)行多個(gè)程序的方式，而同步和異步是指一個(gè)程序的執(zhí)行過(guò)程

同步：所謂同步，就是在發(fā)出一個(gè)功能調(diào)用時(shí)，在沒(méi)有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不會(huì)返回。

按照這個(gè)定義，其實(shí)大部分函數(shù)都是同步調(diào)用，但是一般而言，我們說(shuō)同步和異步的時(shí)候，

特指哪些需要其他部件協(xié)作或者需要一定時(shí)間完成的任務(wù)

異步：異步的概念和同步相對(duì)，當(dāng)一個(gè)異步功能調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者不能立即得到結(jié)果

當(dāng)該異步功能完成后，通過(guò)狀態(tài)。通知或回調(diào)來(lái)通知調(diào)用者。如果異步功能用狀態(tài)來(lái)通知，那么

調(diào)用者就需要每隔一定時(shí)間檢查一次，效率就回很低，如果使用通知的方式，效率就回很高，

因?yàn)楫惒焦δ軒缀醪恍枰鲱~外的操作，至于回調(diào)函數(shù)，其實(shí)和通知沒(méi)太大區(qū)別。

五、阻塞\非阻塞

阻塞：阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會(huì)被掛起（如遇到IO操作）。

函數(shù)只有得到結(jié)果之后才會(huì)被阻塞的線程激活。

非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相對(duì)，指在不能立即得到結(jié)果之前也會(huì)立即返回，同時(shí)該函數(shù)不會(huì)阻塞當(dāng)前線程

小結(jié)：同步與異步針對(duì)的是函數(shù)\任務(wù)的調(diào)用方式：同步就是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，一直等到函數(shù)\任務(wù)完成，

而進(jìn)程繼續(xù)處于激活狀態(tài)。而異步情況下是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)函數(shù)|任務(wù)調(diào)用的時(shí)候，不會(huì)等函數(shù)返回，而繼續(xù)往下執(zhí)行，

函數(shù)返回的時(shí)候通過(guò)狀態(tài)、通知、時(shí)間等方式通知進(jìn)程任務(wù)完成

而阻塞和非阻塞是針對(duì)進(jìn)程或者線程，阻塞是當(dāng)請(qǐng)求不能滿足的時(shí)候就掛起，而非阻塞則不會(huì)阻塞當(dāng)前的進(jìn)程

六、進(jìn)程的創(chuàng)建與終止（了解）

進(jìn)程的創(chuàng)建：

但凡是硬件，都需要有操作系統(tǒng)去管理，只要有操作系統(tǒng)，就有進(jìn)程的概念，就需要有創(chuàng)建進(jìn)程的方式，一些操作系統(tǒng)只為一個(gè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，比如微波爐中的控制器，一旦啟動(dòng)微波爐，所有的進(jìn)程都已經(jīng)存在。

而對(duì)于通用系統(tǒng)（跑很多應(yīng)用程序），需要有系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程的能力，主要分為4中形式創(chuàng)建新的進(jìn)程

1. 系統(tǒng)初始化（查看進(jìn)程linux中用ps命令，windows中用任務(wù)管理器，前臺(tái)進(jìn)程負(fù)責(zé)與用戶交互，后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程與用戶無(wú)關(guān)，運(yùn)行在后臺(tái)并且只在需要時(shí)才喚醒的進(jìn)程，稱為守護(hù)進(jìn)程，如電子郵件、web頁(yè)面、新聞、打?。?/p>

2. 一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)啟了子進(jìn)程（如nginx開(kāi)啟多進(jìn)程，os.fork,subprocess.Popen等）

3. 用戶的交互式請(qǐng)求，而創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程（如用戶雙擊暴風(fēng)影音）

4. 一個(gè)批處理作業(yè)的初始化（只在大型機(jī)的批處理系統(tǒng)中應(yīng)用）

無(wú)論哪一種，新進(jìn)程的創(chuàng)建都是由一個(gè)已經(jīng)存在的進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)用于創(chuàng)建進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用而創(chuàng)建的：

1. 在UNIX中該系統(tǒng)調(diào)用是：fork，fork會(huì)創(chuàng)建一個(gè)與父進(jìn)程一模一樣的副本，二者有相同的存儲(chǔ)映像、同樣的環(huán)境字符串和同樣的打開(kāi)文件（在shell解釋器進(jìn)程中，執(zhí)行一個(gè)命令就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程）

2. 在windows中該系統(tǒng)調(diào)用是：CreateProcess，CreateProcess既處理進(jìn)程的創(chuàng)建，也負(fù)責(zé)把正確的程序裝入新進(jìn)程。

關(guān)于創(chuàng)建的子進(jìn)程，UNIX和windows

1.相同的是：進(jìn)程創(chuàng)建后，父進(jìn)程和子進(jìn)程有各自不同的地址空間（多道技術(shù)要求物理層面實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間內(nèi)存的隔離），任何一個(gè)進(jìn)程的在其地址空間中的修改都不會(huì)影響到另外一個(gè)進(jìn)程。

2.不同的是：在UNIX中，子進(jìn)程的初始地址空間是父進(jìn)程的一個(gè)副本，提示：子進(jìn)程和父進(jìn)程是可以有只讀的共享內(nèi)存區(qū)的。但是對(duì)于windows系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從一開(kāi)始父進(jìn)程與子進(jìn)程的地址空間就是不同的。

進(jìn)程的終止：

1. 正常退出（自愿，如用戶點(diǎn)擊交互式頁(yè)面的叉號(hào)，或程序執(zhí)行完畢調(diào)用發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）

2. 出錯(cuò)退出（自愿，python a.py中a.py不存在）

3. 嚴(yán)重錯(cuò)誤（非自愿，執(zhí)行非法指令，如引用不存在的內(nèi)存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）

4. 被其他進(jìn)程殺死（非自愿，如kill -9）

七、進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)

無(wú)論UNIX還是windows，進(jìn)程只有一個(gè)父進(jìn)程，不同的是：

1. 在UNIX中所有的進(jìn)程，都是以init進(jìn)程為根，組成樹(shù)形結(jié)構(gòu)。父子進(jìn)程共同組成一個(gè)進(jìn)程組，這樣，當(dāng)從鍵盤(pán)發(fā)出一個(gè)信號(hào)時(shí)，該信號(hào)被送給當(dāng)前與鍵盤(pán)相關(guān)的進(jìn)程組中的所有成員。

2. 在windows中，沒(méi)有進(jìn)程層次的概念，所有的進(jìn)程都是地位相同的，唯一類似于進(jìn)程層次的暗示，是在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)，父進(jìn)程得到一個(gè)特別的令牌（稱為句柄）,該句柄可以用來(lái)控制子進(jìn)程，但是父進(jìn)程有權(quán)把該句柄傳給其他子進(jìn)程，這樣就沒(méi)有層次了。