进程

1.操作系统发展史

　　1)穿孔卡片: 一个计算机机房，一次只能被一个卡片使用。

　　  缺点:

　　　　 CPU利用率最低。

　　2)联机批处理系统
　　　　支持多用户去使用一个计算机机房。

　　缺点：

　　　　在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态

　　3) 脱机批处理系统
　　　　高速磁盘:
　　　　　　提高文件的读取速度。
　　　　优点:
　　　　　　提高CPU的利用率　　

                 

 

 

 　　　　

　　　　卫星机：一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的。

　　　　其功能是：

1. 1. 从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。
   2. 从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。

 

　　4)多道技术（基于单核情况下研究）:

　　

　　- 单道:
　　　　多个使用使用CPU时是串行。

　　- 多道技术:计算机内存中同时存放几道相互独立的程序
　　- 空间上的复用(*******):
　　　　一个CPU可以提供给多个用户去使用。

　　- 时间上的复用(*******):
　　　　切换 + 保存状态

　　IO操作:
　　input()
　　print()
　　time.sleep(3)

　　　　1) 若CPU遇到IO操作，会立即将当前执行程序CPU使用权断开。
　　　　优点:
　　　　CPU的利用率高。

　　　　2) 若一个程序使用CPU的时间过长，会立即将当前执行程序CPU使用权断开。
　　　　缺点:
　　　　程序的执行率降低。

　　- 并发与并行:
　　并发: 指的是看起来像同时在运行，多个程序不停 切换 + 保存状态。
　　并行: 真实意义上的同时运行，在多核(多个CPU)的情况下，同时执行多个程序。

 

2.进程

- 程序与进程
- 程序: 一堆代码。
- 进程: 一堆代码运行的过程。

- 进程调度:
当代操作系统调度:
时间片轮转法 + 分级反馈队列

1)先来先服务调度:
a,b程序，若a程序先来，先占用CPU。

缺点:
程序a先使用，程序b必须等待程序a使用cpu结束后才能使用。

2)短作业优先调度:
a,b程序，谁的用时短，先优先调度使用cpu。

缺点:
若程序a使用时间最长，有N个程序使用时间短，
必须等待所有用时短的程序结束后才能使用。

3) 时间片轮转法
CPU执行的时间1秒中，加载N个程序，要将1秒等分成多N个时间片。

4) 分级反馈队列
将执行优先分为多层级别。
- 1级; 优先级最高。
- 2级: 优先级第二，以次类推。
- 3级
....

创建进程方式一：

# 1.定义一个任务
import timefrom multiprocessing
import Process
def task(name):
    print(f'{name}的任务开始执行')
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束')


# 在linux/mac系统下不会报错
# p = Process(target=task, args=('jason',))

if __name__ == '__main__':
    # target=执行函数的地址
    p = Process(target=task, args=('jason',))
    # 向操作系统提交创建进程的任务
    p.start()
    print('主进程')

运行结果：

　　主进程
　　jason的任务开始执行
　　jason的任务已经结束

创建进程的方式二：

#创建进程方式二:
#1.自定义一个类，并继承Process
import timefrom multiprocessing
import Process
class MyProcess(Process):

    # 父类的方法
    def run(self):
        print('任务开始执行')
        time.sleep(1)
        print('任务已经结束')


if __name__ == '__main__':
    p = MyProcess()
    p.start()
    # p.start()
    print('主进程')
运行结果：
主进程
任务开始执行
任务已经结束

join方法：

　　用来告诉操作系统，让子进程结束后，父进程再结束

　　

from multiprocessing import Process
import time


def task(name):
    print(f'{name} start...')0
    time.sleep(2)
    print(f'{name} over..')


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('jason', ))
    p.start()  # 告诉操作系统，开启子进程
    p.join()  # 告诉操作系统，等子进程结束后，父进程再结束。
    print('主进程')
打印结果：
jason start...
jason over..
主进程

 

from multiprocessing import Process
import time


def task(name, n):
    print(f'{name} start...')
    time.sleep(n)
    print(f'{name} over..')


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task, args=('jason', 1))
    p2 = Process(target=task, args=('egon', 2))
    p3 = Process(target=task, args=('sean', 3))
    p1.start()
    p2.start()  # 告诉操作系统，开启子进程
    p3.start()  # 告诉操作系统，开启子进程

    p1.join()  # 告诉操作系统，等子进程结束后，父进程再结束。
    p2.join()
    p3.join()

    print('主进程')
打印结果：
sean start...
jason start...
egon start...
jason over..
egon over..
sean over..
主进程

进程间数据是相互隔离的

　　主进程与子进程会产生各自的名称空间

　　

from multiprocessing import Process

x = 100


def func():
    print('执行func函数...')
    global x
    x = 200
    print(1111)



if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=func)
    p.start()
    p.join()
    print(x)
    print('主')
运行结果：
执行func函数...
1111
100
主

进程对象的属性

　　current_process().pid： 获取子进程号

 

　　os.getpid(): 获取主进程pid号

 

　　cmd中查看进程号: tasklist |findstr 进程号

        

　　进程号回收的两种条件:

      　　1.join,可以回收子进程与主进程。

     　　 2.主进程正常结束，子进程与主进程也会被回收。

 

　　os.getppid() 主主进程号

　　

        终止子进程；判断子进程是否存活

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import current_process
import os  # 与操作系统交互
import time


def task(name):
    print(f'{name} start...', current_process().pid)
    time.sleep(1)
    print(f'{name} over..', os.getpid())


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('jason', ))
    p.start()  # 告诉操作系统，开启子进程
　　 print(p.pid)
    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    # 直接告诉操作系统，终止 子进程
    p.terminate()
    time.sleep(0.1)

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    p.join()  # 告诉操作系统，等子进程结束后，父进程再结束。

    print('主进程', os.getpid())
    print('主主进程', os.getppid())
    time.sleep(100)

打印结果：
True
False
主进程 9688
主主进程 10680

 

守护进程

主进程结束，子进程也一起结束

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import current_process
import time


def task(name):

    print(f'{name} start...', current_process().pid)

    time.sleep(5)

    print(f'{name} over..', current_process().pid)

    print(f'管家{name}')


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task, args=('jason', ))

    # 添加守护进程参数
    p1.daemon = True  # True代表该进程是守护进程  要在start()之前设置
    p1.start()

    print(f'egon ...')

打印结果：
egon ...

 

 

- 进程的三个状态:

- 就绪态:
所有进程创建时都会进入就绪态，准备调度。

- 运行态:
调度后的进程，进入运行态。

- 阻塞态:
凡是遇到IO操作的进程，都会进入阻塞态。
若IO结束，必须重新进入就绪态。

- 同步和异步:
指的是提交任务的方式。

- 同步:
若有两个任务需要提交，在提交第一个任务时，
必须等待该任务执行结束后，才能继续提交并执行第二个任务。

- 异步:
若有两个任务需要提交，在提交第一个任务时，
不需要原地等待，立即可以提交并执行第二个任务。

- 阻塞与非阻塞:
- 阻塞:
阻塞态。遇到IO一定会阻塞。

- 非阻塞:
就绪态
运行态

面试题: 同步和异步，阻塞和非阻塞是同一个概念吗？
强调: 不是同一个概念，不能混为一谈!

最大化提高CPU的使用率:
尽可能减少不必要的IO操作。

进程号回收的两种条件:
　　1.join,可以回收子进程与主进程。
　　2.主进程正常结束，子进程与主进程也会被回收。

 

3.僵尸进程与孤儿进程(了解):

僵尸进程：
指的是子进程已经结束，但PID号还存在,未销毁.
缺点:
占用PID号,占用操作系统资源.

孤儿进程:
指的是子进程还在执行,但父进程意外结束.
操作系统优化机制:
提供一个福利院,帮你回收没有父亲的子进程.

4.守护进程:

指的是主进程结束后,该主进程产生的所有子进程跟着结束,并回收.