并发编程(进程与线程)
一、前言
进程即正在执行的一个过程。进程是对正在运行程序的一个抽象。
进程的概念起源于操作系统，是操作系统最核心的概念，也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的。
PS：即使可以利用的cpu只有一个（早期的计算机确实如此），也能保证支持（伪）并发的能力。将一个单独的cpu变成多个虚拟的cpu（多道技术：时间多路复用和空间多路复用+硬件上支持隔离），没有进程的抽象，现代计算机将不复存在。
操作系统的作用：
1：隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口
2：管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序
二、并发编程之多进程
1. 什么是进程
进程就是一个正在进行/运行的程序,换言之,进程指的是一个程序的运行过程 程序vs进程: 程序:只是一堆代码文件 进程:程序运行的过程才是进程 串行:一个任务完完整整地运行完毕,再执行下一个任务,按次序依次进行 串行看起来就是一个一个运行的:对 一个一个的运行就是串行:错误 并发(切换+保存状态):多个任务看起来是同时运行,单核就可以实行并发 并行:多个任务是真正意义上的同时运行,只有多核才能实现并行 多道技术的产生背景:就是想要在单核下实现并发ps： 现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术 有4个cpu，运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞，会等到io结束再重新调度，会被调度到4个 cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定如何实现: 1. 空间上的复用:将内存分为几部分，每个部分放入一个程序的数据，
这样，同一时间内存中就有了多道程序的数据,为cpu在多个任务间切换做准备
2. 时间上的复用:多个进程共享cpu的时间 关键点就是cpu在多个任务之间进行切换 有两种情况下会发生切换: 1. 一个任务占用cpu时间过长(没有遇到IO操作):会降低效率 1. 一个任务在运行的过程中遇到IO操作: 可以提升效率 2. 为何要用进程 要实现并发效果
同步\异步 and 阻塞\非阻塞（重点）
同步
同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不会返回。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用。但是一般而言，我们在说同步、异步的时候，特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。 举例：
1. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor().submit(func,).result()
2. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor().submit(func,).result() 一提交便得到结果
异步
异步的概念和同步相对。当一个异步功能调用发出后，调用者不能立刻得到结果。当该异步功能完成后，通过状态、通知或回调来通知调用者。如果异步功能用状态来通知，那么调用者就需要每隔一定时间检查一次，效率就很低（有些初学多线程编程的人，总喜欢用一个循环去检查某个变量的值，这其实是一 种很严重的错误）。如果是使用通知的方式，效率则很高，因为异步功能几乎不需要做额外的操作。至于回调函数，其实和通知没太多区别。
举例：
1. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor(3).submit(func,)
2. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(3).submit(func,)
阻塞
#阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起（如遇到io操作）。函数只有在得到结果之后才会将阻塞的线程激活。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不同的。对于同步调用来说，很多时候当前线程还是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。
#举例：
#1. 同步调用：apply一个累计1亿次的任务，该调用会一直等待，直到任务返回结果为止，但并未阻塞住（即便是被抢走cpu的执行权限，那也是处于就绪态）;
#2. 阻塞调用：当socket工作在阻塞模式的时候，如果没有数据的情况下调用recv函数，则当前线程就会被挂起，直到有数据为止。
非阻塞
#非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前也会立刻返回，同时该函数不会阻塞当前线程。
总结
1. 同步与异步针对的是函数/任务的调用方式：同步就是当一个进程发起一个函数（任务）调用的时候，一直等到函数（任务）完成，而进程继续处于激活状态。而异步情况下是当一个进程发起一个函数（任务）调用的时候，不会等函数返回，而是继续往下执行当，函数返回的时候通过状态、通知、事件等方式通知进程任务完成。
2. 阻塞与非阻塞针对的是进程或线程：阻塞是当请求不能满足的时候就将进程挂起，而非阻塞则不会阻塞当前进程
三、并发编程之多线程
1、什么是线程
线程顾名思义，就是一条流水线工作的过程，一条流水线必须属于一个车间，一个车间的工作过程是一个进程
关系：
程序------>进程（至少一个主进程）------>线程（至少一个主线程，依赖于进程）
进程只是用来把资源集中到一起（进程只是一个资源单位，或者说资源集合），而线程才是cpu上的执行单位。
#可以想象成北京地铁与上海地铁是不同的进程，而北京地铁里的13号线是一个线程，北京地铁所有的线路共享北京地铁所有的资源，比如所有的乘客可以被所有线路拉。
2、创建线程的开销小
如果我们的软件是一个工厂，该工厂有多条流水线，流水线工作需要电源，电源只有一个即cpu（单核cpu）
一个车间就是一个进程，一个车间至少一条流水线（一个进程至少一个线程）
创建一个进程，就是创建一个车间（申请空间，在该空间内建至少一条流水线）
而建线程，就只是在一个车间内造一条流水线，无需申请空间，所以创建开销小
3、线程与进程的区别
线程共享创建它的进程的地址空间 进程有自己的地址空间。
线程可以直接访问进程的数据段 进程拥有父进程的数据段的自己的副本。
线程可以直接与进程的其他线程通信 进程必须使用进程间通信来与兄弟进程通信。
新线程很容易创建 新进程需要复制父进程。
线程可以对同一进程的线程进行相当大的控制 进程只能对子进程进行控制。
对主线程的更改(取消、优先级更改等)可能会影响进程中其他线程的行为 对父进程的更改不会影响子进程。
4、为何用多线程
多线程指的是，在一个进程中开启多个线程
1. 多线程共享一个进程的地址空间
2. 线程比进程更轻量级，线程比进程更容易创建可撤销，在许多操作系统中，创建一个线程比创建一个进程要快10-100倍，在有大量线程需要动态和快速修改时，这一特性很有用
3. 若多个线程都是cpu密集型的，那么并不能获得性能上的增强，但是如果存在大量的计算和大量的I/O处理，拥有多个线程允许这些活动彼此重叠运行，从而会加快程序执行的速度。
