【python】-- 进程与线程

进程与线程

一、概念

1、简述：

计算机，所有的指令的操作都是有CPU来负责的，cpu是来负责运算的。OS(操作系统) 调度cpu的最小单位就是线程。程序启动后，从内存中分一块空间，把数据临时存在内存中，因为内存比较快，内存比磁盘快，而CPU又比内存还要快很多。进程之前的的内存是不能访问的，默认是要隔离的。每一个程序的内存是独立的，互相是不能访问的。

　　进程：是以一个整体的形式暴露给操作系统管理，里面包含对各种资源的调用，内存的管理，网络接口的调用等等。。。。对各种资源管理的集合，就可以成为进程。

　　线程：是操作系统的最小的调度单位，是遗传指令的集合。

 

2、什么是进程、线程：

进程（Process）

程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的程序就称之为进程。程序和进程的区别就在于：程序是指令的集合，它是进程运行的静态描述文本；进程是程序的一次执行活动，属于动态概念。

在多道编程中，我们允许多个程序同时加载到内存中，在操作系统的调度下，可以实现并发地执行。这是这样的设计，大大提高了CPU的利用率。进程的出现让每个用户感觉到自己独享CPU，因此，进程就是为了在CPU上实现多道编程而提出的。

线程(Thead)

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，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

有了进程为什么还要线程?

进程有很多优点，它提供了多道编程，让我们感觉我们每个人都拥有自己的CPU和其他资源，可以提高计算机的利用率。很多人就不理解了，既然进程这么优秀，为什么还要线程呢？其实，仔细观察就会发现进程还是有很多缺陷的，主要体现在两点上：

• 进程只能在一个时间干一件事，如果想同时干两件事或多件事，进程就无能为力了。

• 进程在执行的过程中如果阻塞，例如等待输入，整个进程就会挂起，即使进程中有些工作不依赖于输入的数据，也将无法执行。

例如，我们在使用qq聊天， qq做为一个独立进程如果同一时间只能干一件事，那他如何实现在同一时刻 即能监听键盘输入、又能监听其它人给你发的消息、同时还能把别人发的消息显示在屏幕上呢？你会说，操作系统不是有分时么？但是分时是指在不同进程间的分时， 即操作系统处理一会你的qq任务，又切换到word文档任务上了，每个cpu时间片分给你的qq程序时，事实上，你的qq还是同一时间只能干一件事情。

再直白一点， 一个操作系统就像是一个工厂，工厂里面有很多个生产车间，不同的车间生产不同的产品，每个车间就相当于一个进程，且你的工厂又穷，供电不足，同一时间只能给一个车间供电，为了能让所有车间都能同时生产，你的工厂的电工只能给不同的车间分时供电，但是轮到你的qq车间时，发现只有一个干活的工人，结果生产效率极低，为了解决这个问题，就需要多加几个工人，让几个人工人并行工作，这每个工人，就是线程！

 

3、进程和线程的区别：

1. 线程是共享内存空间的；进程的内存是独立的。
2. 线程可以直接访问此进程中的数据部分；进程有他们独立拷贝自己父进程的数据部分，每个进程是独立的
3. 同一进程的线程之间直接交流(直接交流涉及到数据共享，信息传递)；两个进程想通信，必须通过一个中间代理来实现。
4. 创建一个新的线程很容易；创建新的进程需要对其父进程进行一次克隆。
5. 一个线程可以控制和操作同一进程里的其他线程；但是进程只能操作子进程。
6. 对主线程的修改，可能会影响到进程中其他线程的修改；对于一个父进程的修改不会影响其他子进程(只要不删除父进程即可)

疑问：

进程和线程那个运行快？

它俩是没有可比性的，线程是寄生在进程中的，你问它俩谁快。说白了，就是问在问两个线程谁快。因为进程只是资源的集合，进程也是要起一个线程的，它俩没有可比性。

进程和线程那个启动快？

答案是：线程快。因为进程相当于在修一个屋子。线程只是一下把一个来过来就行了。进程是一堆资源的集合。它要去内存里面申请空间，它要各种各样的东西去跟OS去申请。但是启动起来一运行，它俩是一样的，因为进程也是通过线程来运行的。

 

4、概念小结：

1. 线程是操作系统最小的调度单位，是一串指令的集合。
2. 进程要操作CPU，必须先创建一个线程。
3. 进程本身是不可以执行的，操作cpu是通过线程实现的，因为它是一堆执行，而进程是不具备执行概念的。就像一个屋子，屋子就是进程，但是屋子里面的每一个人就是线程，屋子就是内存空间。
4. 单核CPU只能同时干一件事，但是为什么给我们的感觉是在干了很多件事？因为上线的切换，刚才也说了跟读书那个例子一样。因为CPU太快了，可以有N多次切换，其实它都是在排着队呐。
5. 寄存器是存上下文关系的。
6. 进程是通过PID来区分的，并不是通过进程名来区分的。进程里面的第一个线程就是主线程，父线程和子线程是相互独立的，只是父线程创建了子线程，父线程down了，子线程不会受到影响的。
7. 主线程修改影响其他线程的行文，因为它们是共享数据的。

 

二、并发多线程效果演示　

1、创建线程：

我们通过threading.Thread模块去创建线程

import threading


def run(n):
    print("run", n)

t1 = threading.Thread(target=run, args=("t1",))  # 生成线程对象
"""
第一个参数是线程函数变量，第二个参数args是一个元组变量参数，如果只传递一个值，就只需要i,
如果需要传递多个参数，那么还可以继续传递下去其他的参数，其中的逗号不能少，少了逗号位置参数指引就会出错。
"""
t2 = threading.Thread(target=run, args=("t2",))


t1.start()  # start()函数启动一个线程
t2.start()

函数run()

def run(n):
    print("task:",n)
 
run("t1")
run("t2")

直接通过IDE运行上面两段代码，其实看不出来什么太多效果：

 

2、验证并发效果：

添加一个时间模块，再来看看效果

import threading,time
 
def run(n):
    print("task:",n)
    time.sleep(2)
 
t1 = threading.Thread(target=run,args=("t1",))
t2 = threading.Thread(target=run,args=("t2",))
 
t1.start()
t2.start()

函数run()

import time
 
def run(n):
    print("task:",n)
    time.sleep(2)
 
run("t1")
run("t2")

第一种情况实现并发效果，一个等待了2秒中就结束了，因为并发，两个线程同时等待了2秒，但是第二种情况有间隔。