进程与线程

1 Python中的进程

在Python中，进程是指正在执行的程序实例

进程它是操作系统总最重要的概念，也是最基本的一个概念
线程也是操作系统中得一个很重要的概念

1.进程和线程都是有操作系统来调度使用的，我们程序员是不能控制的，这里就设计到调度算法

2.什么是进程? 线程? 什么是程序?

程序：一堆代码就是程序，它也没有生命周期
进程：它是有生命周期的，这个任务做完，进程就不存在了

3.例如
	"""
		厨师做饭，厨师做一道菜、应该有菜谱，安装菜谱的程序一步一步的做，在这个过程中，菜谱就是程序，程序就是路程. 做菜的过程就是进程，厨师就是线程，如果做菜完毕了，进程就不存在了，线程是进程中实际做事儿的.
	"""
    
4.在一个进程中，可以有多个线程，一个进程中只有一个线程，也是可以的。
5.一个进程中至少要有一个线程

6.进程和线程他们都是有操作系统来调度的，程序员级别是没办法来调度的，协程就是程序员级别的，协程的调度它就是有我们程序员自己来调度的，在操作系统中是没有协程这个概念的，是我么人为的抽象出来的


进程 >>> 线程  >>> 协程

他们三个消耗资源的对比：进程 >>> 线程 >>> 协程

进程调度算法(四种算法)

CPU的工作机制：

	1. 遇到I/O的时候，CPU会交出执行权限
    2. 当CPU遇到耗时比较长的时候，也会自动交出执行权限，切换到其他任务

I/O密集型
	"""他会被时间所阻塞，不会占用大量的CPU资源，比如sleep(3)"""
计算密集型
	"""不占用大量的时候，会占用大量的CPU资源，这种情况就是计算密集型，没有时间的大量消耗"""
    for i in range(10000000):
        i+=1
        
一、先来先服务调度算法
二、短作业优先调度算法
三、时间片轮转法
四、多级反馈队列

进程的并行和并发概念 

1.并行：统一时刻同时运行
	 如果CPU是单核的，同一时刻能不能做到同时执行多个任务，不能
     如果是多核的，统一时刻就能够做到了
     核是2，同一时刻最多执行2个任务
     核是4个，同一时刻最多执行4个任务
    
2.并发：一段时间内看起来是同时运行

	 如果是单核的CPU，你说，听歌、看视频、浏览网页能不能我一起操作? 能的，cpu的切换达到的
    
3.生活中有哪些是并发的例子：

	淘宝的双11的0点用户同时下单支付

2 Python中的线程

Python线程是一种轻量级的并发编程方式，可以同时执行多个任务。Python中线程是由线程对象(threading.Thread)来表示的，通过创建线程对象并调用其start()方法来启动线程。以下是一个简        烦烦烦烦烦烦烦                                 

在这个例子中，我们创建了两个线程对象t1和t2，并将它们分别指定了两个函数。然后我们通过调用start()方法启动线程并通过join()方法等待线程执行完成。注意，线程的执行是并发的，因此print_numbers()和print_letters()可能会交替执行。

3 同步异步，阻塞和非阻塞

同步：每一次的运行都要依赖于上一步的结果
异步：每次的运行结果不依赖于上次的结果

阻塞与非阻塞阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.

阻塞调用 是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用 指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

例子：

你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果，如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果。在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关。

异步+非阻塞  ：是效率最高的
同步+阻塞   ：是效率最低的 

4 multiprocess模块

        仔细说来，multiprocess不是一个模块而是python中一个操作、管理进程的包。 之所以叫multi是取自multiple的多功能的意思,在这个包中几乎包含了和进程有关的所有子模块。由于提供的子模块非常多，为了方便大家归类记忆，我将这部分大致分为四个部分：创建进程部分，进程同步部分，进程池部分，进程之间数据共享。

4.1 multiprocess.process模块

process模块是一个创建进程的模块，借助这个模块，就可以完成进程的创建。

4.2 process模块介绍

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由该类实例化得到的对象，表示一个子进程中的任务（尚未启动）

强调：

1. 需要使用关键字的方式来指定参数
2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元组形式，必须有逗号

参数介绍：

• group参数未使用，值始终为None
• target表示调用对象，即子进程要执行的任务
• args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'egon',)
• kwargs表示调用对象的字典，kwargs={'name':'egon','age':18}
• name为子进程的名称

3.1 方法介绍

p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run()
p.run()：进程启动时运行的方法，正是它去调用target指定的函数，我们自定义类的类中一定要实现该方法
p.terminate()：强制终止进程p，不会进行任何清理操作，如果p创建了子进程，该子进程就成了僵尸进程，使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁
p.is_alive()：如果p仍然运行，返回True
p.join([timeout])：主线程等待p终止（强调：是主线程处于等的状态，而p是处于运行的状态）。timeout是可选的超时时间，需要强调的是，p.join只能join住start开启的进程，而不能join住run开启的进程

3.2 属性介绍

p.daemon：默认值为False，如果设为True，代表p为后台运行的守护进程，当p的父进程终止时，p也随之终止，并且设定为True后，p不能创建自己的新进程，必须在p.start()之前设置

p.name：进程的名称
p.pid：进程的pid
p.exitcode：进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束(了解即可)
p.authkey：进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性，这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功（了解即可）

3.3 Process类的几个方法

from multiprocessing import Process

import time
def task(name, age, gender):
    print(name, age, gender)
    # with open('a.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    #     f.write('helloworld')
    time.sleep(3)
    print("子进程的代码")

"""现在这个写法还没有开启进程"""
"""Windows平台上必须写在这个里面"""
if __name__ == '__main__':
    """
    group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={},
                 *, daemon=None
    """
    # 子进程  主进程
    
    """只是通知操作系统去开进程，并不是立马把进程开起来，他是需要消耗一定的时间的，侧面的反应了开启进程其实消耗很大"""
    p = Process(target=task, name='process-2', args=(), kwargs={'name':'jerry', 'age':20, 'gender':'male'})  # 实例出来一个进程类， 让这个进程执行task任务
    p.start()  # 真正的开启进程
    # 操作系统是负责把这个进程开起来
    
    # 开启一个进程来执行task任务，真正是谁在执行这个任务，是线程，进程里面至少要有一个线程
    """进程的几个属性：1. 进程名 2. 进程号pid kill """
    # 如何查看进程的名称
     print(p.name) # Process-1
    # 怎么改进程名字
     p.name = '这是新的进程名'
    print(p.name)  # 这是新的进程名

    ## 如何查看进程号
    print(p.pid) # process id

    print(p.is_alive()) # True
    p.terminate() # 杀死进程，结束任务
    import time
    time.sleep(1)
    print(p.is_alive())
    p.join() # 等待子进程的代码全部执行完毕，在走主进程的
    print("主进程的代码执行完毕")

5 如何创建进程

from multiprocessing import Process


def task():
    with open('a.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
        f.write('helloworld')


"""Windows平台上必须写在这个里面"""

if __name__ == '__main__':

    p = Process(target=task)  # 实例出来一个进程类， 让这个进程执行task任务

    p.start()  # 真正的开启进程

6 如何创建线程

多进程就意味着可以同时做多个任务嘛， 一个进程做一个任务，多个进程肯定是做多个任务
from multiprocessing import Process

import time
def task(name):
    # print(name)
    # with open('a.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
    #     f.write('helloworld')
    print("子进程")
    time.sleep(1)
if __name__ == '__main__':
    """理论上你是可以一直开进程，单是你需要考虑资源的消耗情况"""
    start_time = time.time()
    ll = []
    for i in range(10):
        p=Process(target=task, kwargs={'name':'kevin'})
        p.start()
        # p.join() #
        ll.append(p)

    for j in ll:
        j.join()

    print("主进程, 总时间：", time.time() - start_time)

7 基于TCP协议的高并发程序

一个服务端不能够同时给多个客户端发送消息
import socket  # python提供的socket模块

def task(conn):
    while True:
        try:
            # 异常了一个bug，粘包现象
            data = conn.recv(1024)  # 括号里面写的是接收的字节数，最多接收1024个字节
            if len(data) == 0:
                continue
            print(data)  # 还是bytes类型

            # 服务端开始给客户端也发送一个数据
            conn.send(data.upper())
        except Exception as e:
            print(e)
            break

    conn.close()


from multiprocessing import Process

if __name__ == '__main__':
    # 1. 买手机
    # SOCK_STREAM  ====> 代表的是TCP协议
    # socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # udp协议
    server = socket.socket()  # 默认是TCP协议

    # 2. 买手机卡
    # '0.0.0.0'  =====> 代表允许任何的ip链接
    # server.bind(('0.0.0.0', 8000)) # 服务端绑定一个地址
    server.bind(('127.0.0.1', 8001))  # 服务端绑定一个地址

    # 3. 开机
    server.listen(1)  # 监听，半连接池
    print('服务端正在准备接收客户端消息：')
    while True:
        conn, client_addr = server.accept()  # 接收,  程序启动之后，会在accept这里夯住，阻塞
        p = Process(target=task, args=(conn,))
        p.start()