8-0-0python语法基础-并发编程-python进程，线程，协程，对比，思考
并发的发展历史：为什么会产生多进程，多线程，协程
- 目的就是为了并发，并发是为了性能，效率，这一点要提高到最核心最基础的认识里面，
- 举例：比如一个6层楼，要找一个人，如果1个人搜索就要6层依次搜寻，如果6个人就是6倍的效率提高
为什么会有进程？
其实，在早期计算机并没有包含操作系统，这个时候，这个计算机只跑一个程序，这个程序独享计算机的所有资源，这个时候不存在什么并发问题，但是对计算机的资源来说，确实是一种浪费。
早期编程都是基于单进程来进行，随着计算机技术的发展，于是，操作系统出现了，操作系统改变了这种现状，让计算机可以运行多个程序，并且不同的程序占用独立的计算机资源，如内存，CPU等。
主要是能够同时处理多个任务，多个任务还要进行切换，时间片轮转
如果电脑只能运行一个进程，显然是很浪费的，
为什么会有线程？
进程并不是执行任务的最小单元，每一个进程里面有都一个线程，我们叫做主线程，
早期没有线程，一个进程只能干一个任务，如果有多个任务，只能多起进程，进程太多不行的，
进程内部的内存是共享的，所以需要线程，否则还要涉及到进程间的通信，这比较浪费资源
所以线程的出现解决了两个问题：
1，进程内部的通信
2，一个进程可以处理多个任务，
进程、线程、协程三者之间的关系
进程
-
1，运行中的程序，就是进程，程序是没有生命的实体，运行起来了就有生命了，
操作系统可以管理进程，进程是操作系统基本的执行单元， -
2，每一个进程都有它自己的地址空间，进程之间是不会混的，比如qq不能访问微信的地址空间，
操作系统替你隔离开了，这也是操作系统引入进程这个概念的原因， -
3，进程是资源分配的基本单元，每一个进程都有一个主线程，
一个进程可以并发多个线程执行不同任务。
线程
- 线程是cpu调度的基本单元，是操作系统进行程序调度执行的最小单位，所以线程是cpu调度的，
线程被包含在进程之中，线程必须依托于进程，最终去执行还是通过线程执行
协程
- 协程是单线程内执行多任务，完全是自己去控制调度，而非受到操作系统管理，
协程必须依托于线程， - 协程（Coroutine），也可以被称为微线程，是一种用户态内的上下文切换技术。
- 其实就是通过一个线程实现代码块相互切换执行。
- 但是，协程来回切换执行的意义何在呢？协程牛逼的地方到底在哪里呢？？
- 计算型的操作，利用协程来回切换执行，没有任何意义，来回切换并保存状态 反倒会降低性能。
- IO型的操作，利用协程在IO等待时间就去切换执行其他任务，当IO操作结束后再自动回调，
- 那么就会大大节省资源并提供性能，从而实现异步编程（不等待任务结束就可以去执行其他代码）。
进程和线程的对比：
进程拥有一个完整的虚拟地址空间，不依赖于线程而独立存在；
反之，线程是进程的一部分，没有自己的地址空间，与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。
1，进程之间的内存是独立的，但是一个进程之内的线程是可以共享的，
2，进程之间切换是慢于线程之间的切换的，
关系问题，资源问题，分工问题，效率问题，数据问题，
第一个结论要记住：进程先有的，然后才有线程，线程是进程的一部分，线程是依赖于进程的，没有进程就没有线程，
第二个结论要记住：一个进程里面一定有一个主线程，进程是一个资源分配的单位，真正执行代码的时候还是线程，
第三个结论要记住：进程需要开辟新的资源空间，所以多线程需要很大的资源才可以实现多任务，但是线程只需要很少的资源就可以实现多任务，
第四个结论要记住：进程之间是数据独立的，所以涉及到进程间的通信问题，但是一个进程的线程之间是资源共享的，
比如：
一个网易云音乐，开启了之后就是一个进程，
使用这个网易云音乐既要下载音乐，又要播放音乐，这就是两个线程，
关于线程与进程的关系，还有一个很生动的例子：
把一条公路看作一道进程，那么公路上的各个车道就是进程中的各个线程。这些线程(车道)共享了进程(道路)的公共资源；这些线程(车道)之间可以并发执行(各个车道相对独立)，也可以互相同步(交通信号灯)。
线程和协程对比
-
线程的栈有8MB，而协程栈的大小通常只有几十 KB。而且，内存池也不会为协程预分配内存，它感知不到协程的存在。更低的内存占用空间为高并发提供了保证，毕竟十万并发请求，就意味着10万个协程。
-
运行效率极高，协程的切换完全由程序控制，不像线程切换需要花费操作系统的开销,线程数量越多，协程的优势就越明显。
-
同时，在Python中，协程不需要多线程的锁机制，因为只有一个线程，也不存在变量冲突。
-
协程对于IO密集型任务非常适用，如果是CPU密集型任务，推荐多进程+协程的方式。对于多核CPU，利用多进程+协程的方式，能充分利用CPU，获得极高的性能。
切换效率
协程 > 线程 > 进程
- 在使用多进程处理任务时并非进程越多越好，因为进程切换会造成性能开销。
进程，线程，协程实现方法
| 进程 | 线程 | 协程 | 备注 | |
|---|---|---|---|---|
| 实现库 | 标准库mutiprocessing | 标准库threading | 标准库asyncio | |
| start() | √ | √ | × | 创建子进程/子线程实例并执行该实例的run()方法 |
| run() | √ | √ | × | 子进程/子线程需要执行的目标任务 |
| join() | √ | √ | × | 主进程阻塞等待子进程/子线程结束才继续执行 |
| terminate() | √ | × | × | 终止子进程 |
| is_alive() | √ | √ | × | 判断子进程/子线程是否终止 |
| daemon | √ | √ | × | 设置子进程/子线程是否随主进程退出而退出 |
| async | × | × | + | 关键字配合标准库asyncio 使用 |
| awiat | × | × | + | 关键字配合标准库asyncio 使用 |
| 同步锁/互斥锁Lock | √ | √ | × | |
| 死锁 | √ | √ | × | |
| 递归锁RLock | √ | √ | × |
进程、线程、协程间的应用场景
进程、线程、协程间的特性决定了它们的应用场景不同：
多进程：
密集CPU任务，需要充分使用多核CPU资源（服务器，大量的并行计算）的时候，用多进程。
缺陷：多个进程之间通信成本高，切换开销大。
多线程：
密集I/O任务（网络I/O，磁盘I/O，数据库I/O）使用多线程合适。
缺陷：同一时间片只能运行一个线程（GIL锁导致的），不能做到高并行，但可以做到高并发
协程：
当程序中存在大量不需要CPU的操作时（I/O），适用于协程。
多线程请求返回是无序的，哪个线程有效处理返回就处理哪个线程，协程返回的数据是有序的。
缺陷：单线程执行，处理密集CPU和本地磁盘I/O的时候，性能较低。处理网络I/O性能比较高
总结
并发编程的相关概念：
进程的调度
- 1，先来先服务，有一个不好的，就是不利于短作业
- 2，短作业优先算法，但其对长作业不利；不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理；作业的长短只是被估算出来的。
- 3，时间片轮转算法，就是轮流执行，已经很科学了，
- 4，多级反馈队列算法，有多个队列，有一个新任务来了放入第一个队列，这是优先级加上时间片轮转，第二个任务来了放入下一级，
并发和并行：
- 进程的并行：这种只有在多核cpu才可以实现，
- 进程的并发：这是轮流执行，由于速度很快，看起来像是一起执行的，比如一遍听音乐，一遍写代码，
进程的三状态转换图：非常重要
- 1，进程一开始运行的时候，是就绪的状态，这是第一个状态，就是告诉cpu，我已经准备好可以运行了，进入排队了，
- 2，时间片轮转，轮到你了之后，你就运行了，这是第二个状态，
- 3，发生阻塞，这是第三个状态，比如你的程序让你输入内容，input方法， 这时候是阻塞的，你输入完毕了之后，就又畅通了，
- 这是等待I/O完成，input，sleep，文件的输入和输出，
- 事件处理之后，你还要进入就绪状态了，
- 全部处理完了，就结束了，
同步和异步
- 1，同步，需要等待，需要排队，你什么也不能干，
- 2，异步，不需要等待，你可以去做其他事情，
阻塞和非阻塞
- 1，阻塞，就是input，sleep这些，需要等待，这是阻塞，
- 2，非阻塞，就是跳过这些阻塞，但是程序中不可避免的需要阻塞，因为需要等待内容处理，
同步异步和阻塞非阻塞：
- 同步阻塞
- 同步非阻塞
- 异步阻塞
- 异步非阻塞，效率更高，
