day_29

操作系统发展史

• 穿孔卡片

• 联机批处理

• 脱机批处理

• 多道技术：

  ​ 单道：多个程序一串串执行

  ​ 多道：

  ​ 切换+保存状态

• 空间上的复用

  一个计算机(CPU)的空间可以提供给多个程序使用.

• 时间上的复用

  当前程序遇到IO操作，就会立马切换CPU的执行权限

  当前程序使用CPU时间过长，就会立马切换CPU的执行权限

• 并发与并行

  • 并发：看起来像同时运行。
  • 并行：真是意义上的同时运行。
  • 在单核的情况下不能实现并行，要想实现并行，必须有多个CPU

进程

• 程序：一堆代码。

• 进程：一堆代码运行的过程。

• 进程调度：时间片论法 + 分级反馈队列

• 进程的三种状态：

  • 就绪态

    所有进程在创建时都会先进入就绪态

  • 运行态

    通过进程调度将每一个进程调入运行态

  • 阻塞态

    在运行态中的程序遇到IO就会进入阻塞态

    若IO结束，会立马进入就绪态，不会直接进入运行态

    注意：CPU的执行时间过长会看起来像阻塞，其实并不是阻塞，剥夺其CPU执行权限，然后会将该进程重新返回就绪态。

• 同步与异步

  • 同步：一个任务提交后，在原地等待该任务结束后，下一个才能提交并且执行
  • 异步：一个任务提交后，不需要原地等待，立马可以执行下一个任务

• 阻塞与非阻塞

  • 阻塞：阻塞态（遇到IO，会进入阻塞态）
  • 非阻塞：就绪态、运行态

• 创建进程的两种方式

  • from multiprocessing import Process
  • import time

  方式一：

  def task():
      print('子进程开始执行')
      time.sleep(1)
      print('子进程结束完毕')
      # 在windows系统下创建，必须要再__main__执行
      - __main__ 下：
      # target = 执行任务(函数地址)
      p = Process(target = task)
      p.start() #告诉操作系统，创建子进程
  
      # join
      p.join() # 让主进程等待所有子进程结束后才能结束
      print('主进程')

  方式二：

  - 自定义类,继承Process
  class Myprocess(Process):
      def run(self):
          # 此处是子进程的任务
          print('子进程开始执行')
          time.sleep(1)
          print('子进程结束完毕')
  
    - __main__下：
        p = MyProcess()
          p.start() # 告诉操作系统，创建子进程
          # join
          p.join() # 让主进程等待所有子进程结束后才结束
          print('主进程')

  • join() 让主进程等待所有子进程结束后才能结束
  • 进程间数据是隔离的
  • 进程对象的属性

  # 可以获取子进程 pid号
  current_process().pid --->return Process().pid
  # 在子进程中打印是子进程的pid号,在父进程中打印父进程的pid号
  os.getpid()
  # 主主进程pid号
  os.getppid()
  
  current_process()-->p
  # 终止子进程
  p.terminate()
  # 判断进程是否存活
  is_alive

• 守护进程

  主进程结束后，子进程也要跟着结束

  # 注意：必须要在start()之前设置
  p.daemon = True
  p.start()
  # p.daemon = True 报错

• 父进程回收子进程PID号的两种方式：

  • join
  • 父进程正常结束后

• 僵尸进程与孤儿进程(了解)：

  • 僵尸进程：子进程结束后，父进程没有回收PID，导致子进程永久保留PID号

    缺点：占用PID号，占用操作系统资源

  • 孤儿进程：子进程还未结束，父进程意外结束，导致子进程在结束后父进程无法回收

    此使子进程就像一个"孤儿",然后由操作系统自带的"福利院"来回收.

进程互斥锁

让并发变成了串行，牺牲了执行效率，保证了数据安全

在程序并发执行时，需要修改数据时使用

队列

队列是先进先出

相当于内存中产生一个队列空间，可以存放多个数据，先进去的数据排在前面

堆栈

堆栈是先进后出

IPC（进程间通信）

进程间数据时相互隔离的，若想实现进程间通信，可以利用队列

生产者与消费者

生产者：生产数据的

消费者：使用数据的

在程序中：通过队列，生产者把数据添加队列中，消费者从队列中获取数据

线程

什么是线程

线程和进程都是虚拟单位，目的是为了更好的描述某件事物

• 进程：资源单位
• 线程：执行单位

为什么要使用线程

节省内存资源

开启进程

1. 开辟一个名称空间， 每开启一个进程都会占用一份内存资源
2. 会自带一个主线程

开启线程

1. 一个进程可以开启多个线程
2. 线程的开销远小于进程

注意：线程不能实现并行，线程只能实现并发，进程可以实现并行

线程互斥锁

线程之间数据是共享的