python-进程和线程
目录
1. 并行和并发
2. 进程和线程的概念
3. 线程的状态
4. python中的线程开发
Thread类
线程启动
threading的属性和方法
Thread实例的属性和方法
run方法
在理解进程和线程的概念之前，先了解什么是并行，什么是并发以及并发的解决方案都有哪些？
1. 并行和并发
并行：同一时刻互不干扰的做几件事，例如三个独立的车道分别行驶三辆车
并发：一段时间内处理几件事，例如，多个车辆在某一时段通过同一段路
并发的解决
- 队列、缓冲区：排队一个一个处理，例如排队上车，队伍就是缓冲区
- 争抢：锁机制，谁抢到就上排他锁，其余人只能等待。例如：挤公交，只有一个门可以上，谁抢到谁上，后面的人只能等待，弊端为可能有人长时间抢不到
- 预处理：一种提前加载用户需要的数据的思路，预处理思想，缓存常用。例如，早晚高峰提前调度多辆公交，能够满足现有大部分人的需求
- 并行：日购买更多服务器，或多开进程、线程实现并行处理，来解决并发问题。注意这些都是水平扩展思想。例如：一次性到多辆公交
如果线程在单CPU上处理，就不是并行了。但是多数服务器都是多CPU的，服务的部署往往是多机的、分布式的，这都是并行处理 - 提速：提高单个CPU性能，或单个服务器安装更多的CPU，这是一种垂直扩展思想。例如：将公交核载人数增加
- 消息中间件：常见的消息中间件有RabbitMQ、ActiveMQ (Apache)、RocketMQ( 阿里Apache)、kafka( Apache)等。
2. 进程和线程的概念
进程：
- 一个程序的执行实例就是一个进程，表现为程序是源代码编译后的文件，而这些文件存放在磁盘上。当程序被操作系统加载到内存中，就是进程。
- 进程中存放着指令和数据(资源)，它也是线程的容器。
- 进程( Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。
- Linux进程有父进程、子进程，Windows的进程是平等关系
线程：
- 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运行单位。
- 线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP)，是程序执行流的最小单元。
- 一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC)，寄存器集合和堆栈组成。
进程、线程的理解
- 进程间不可以随便的共享数据，同一个进程内的线程可以共享进程的资源，每一个线程拥有自己独立的堆栈
- 在许多系统中，创建一个线程比创建一个进程快10-100倍。
3. 线程的状态
| 状态 | 含义 |
|---|---|
| 就绪(Ready) | 线程能够运行，但在等待被调度。可能线程刚刚创建启动，或刚刚从阻塞中恢复，或者被其他线程抢占 |
| 运行(Running) | 线程正在运行 |
| 阻塞(Blocked) | 线程等待外部事件发生而无法运行，如I/0操作 |
| 终止(Terminated) | 线程完成，或退出，或被取消 |
线程状态的转换
4. python中的线程开发
进程会启动一个解释器进程，线程共享一个解释器进程
python的线程开发使用标准库threading
Thread类
def __init__(self, group=None, target=None, name=None,
args=(), kwargs=None, *, daemon=None):线程的启动和退出
线程启动
start()方法：启动线程。每一个线程必须且只能执行该方法一次
运行时默认创建一个主线程，start()方法可以创建子线程
示例：
import threading
def add(x, y):
print("test thread")
s = x+y
print(s)
print("主线程")
t1 = threading.Thread(target=add,name='add',args=(4,5))
t2 = threading.Thread(target=add,name='add',kwargs={'x':1,'y':2})
t1.start()
t2.start()Python没有提供线程退出的方法，线程在下面情况时退出
- 线程函数内语句执行完毕
- 线程函数中抛出未处理的异常
threading的属性和方法
| 名称 | 含义 |
|---|---|
| current_thread() | 返回当前线程对象 |
| main_thread() | 返回主线程对象 |
| active_count() | 当前处于alive状态的线程个数 |
| enumerate() | 返回所有活着的线程的列表，不包括已经终止的线程和未开始的线程 |
| get_ident() | 返回当前线程的ID，非0整数 |
active_count、enumerate方法返回的值还包括主线程
示例：
import threading
import time
def add(x, y):
s = x+y
print(s)
time.sleep(5)
showthread()
print("当前线程名称：",threading.currentThread().name)
def showthread():
print("current_thread:",threading.current_thread())
print("main_thread:", threading.main_thread())
print("active_count:", threading.active_count())
print("thread_id",threading.get_ident())
t1 = threading.Thread(name='add',target=add,args=(4,5))
t1.start()Thread实例的属性和方法
| 名称 | 含义 |
|---|---|
| name | 线程名字，名称可以重名。getName()、setName()获取、设置名称 |
| ident | 线程ID，它是非0整数。线程启动后才会有ID，否则为None。 线程退出，此ID依旧可以访问。此ID可以重复使用 |
| is_alive() | 返回线程是否活着 |
注:线程的name这是一个名称，可以重复;ID必须唯一，但可以在线程退出后再利用
run方法
运行线程函数，不启动新线程，在主线程中执行
import threading
def add(x, y):
print("test thread")
s = x+y
print(s)
print("主线程")
class MyThread(threading.Thread):
def start(self) -> None:
print("start")
super().start()
def run(self) -> None:
print("run")
super().run()
t1 = MyThread(target=add,name='add',args=(4,5))
t2 = threading.Thread(target=add,name='add',kwargs={'x':1,'y':2})
t1.start()
t2.run()start()和run() 方法的区别
- start()方法会调用run()方法，而run()方法可以运行函数
- 使用start方法启动线程，启动了一个新的线程。
- 使用run方法，并没有启动新的线程，就是在主线程中调用了一个普通的函数而已。
因此，启动线程请使用start方法，才能启动多个线程。