并发编程
一、计算机发展史
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期,计算机工作还在采用手工操作方式。此时还没有操作系统的概念。
程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带(或卡片)装入输入机,然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存,接着通过控制台开关启动程序针对数据运行;计算完毕,打印机输出计算结果;用户取走结果并卸下纸带(或卡片)后,才让下一个用户上机。
手工操作方式两个特点:
(1)用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象,但资源的利用率低。
(2)CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。
二、多道程序系统
所谓多道程序设计技术,就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存,并允许它们交替在CPU中运行,它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时,CPU便立即转去运行另一道程序。
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在A程序计算时,I/O空闲, A程序I/O操作时,CPU空闲(B程序也是同样);必须A工作完成后,B才能进入内存中开始工作,两者是串行的,全部完成共需时间=T1+T2。
![](https://images2017.cnblogs.com/blog/827651/201801/827651-20180110183714426-287499114.png)
多道程序设计技术不仅使CPU得到充分利用,同时改善I/O设备和内存的利用率,从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量(单位时间内处理作业(程序)的个数),最终提高了整个系统的效率。
单处理机系统中多道程序运行时的特点:
(1)多道:计算机内存中同时存放几道相互独立的程序;
(2)宏观上并行:同时进入系统的几道程序都处于运行过程中,即它们先后开始了各自的运行,但都未运行完毕;
(3)微观上串行:实际上,各道程序轮流地用CPU,并交替运行。
多道技术
1.空间上的复用
多个程序公用一套计算机硬件
2.时间上的复用
切换+保存状态
1.当一个程序遇到IO操作,操作系统会剥夺改程序的cpu执行权限(提高了cpu的利用率,并且也不影响程序的执行效率)
2.当一个程序长时间占用cpu,操作系统也会剥夺该程序的cpu执行权限(降低了程序的执行效率)
并发:看起来像同时运行的就可以
并行:真正意义上的同时执行,单核的计算机不能实现并行,但是可以实现并发
三、创建进程的两种方式
1.第一种创建进程的方式
1 import time 2 from multiprocessing import Process 3 4 5 def test(name): 6 print('%s is running'%name) 7 time.sleep(3) 8 print('%s is over'%name) 9 10 #windows创建进程会将代码以模块的方式,从上往下执行一遍 11 12 #windows创建进程一定要在if __name__ == '__main__':代码块内创建 否则报错 13 if __name__ == '__main__': 14 p = Process(target=test,args=('egon',)) 15 p.start() #告诉操作系统帮你创建一个进程 16 print('主')
总结:
创建进程就是在内存中重新开辟一块内存空间
将允许产生的代码丢进去
一个进程对应在内存就是一块独立的内存空间
进程与与进程之间数据是隔离的,无法直接交互
但是可以通过某些技术实现间接交互
2.第二种创建进程的方式
1 from multiprocessing import Process 2 import time 3 4 class MyProcess(Process): 5 def __init__(self,name): 6 super().__init__() 7 self.name = name 8 9 def run(self): 10 print('%s is run'%self.name) 11 time.sleep(3) 12 print('%s is over'%self.name) 13 14 15 if __name__ == '__main__': 16 p = MyProcess('egon') 17 p.start() 18 print('主')
四、join方法
1 from multiprocessing import Process 2 import time 3 4 def test(name,i): 5 print('%s is running'%name) 6 time.sleep(i) 7 print('%s is over'%name) 8 9 if __name__ == '__main__': 10 p_list = [] 11 p = Process(target=test,args=('tank',1)) 12 p1 = Process(target=test,args=('jason',2)) 13 p2 = Process(target=test,args=('jerry',3)) 14 start_time = time.time() 15 p.start() #仅仅是告诉操作系统帮你创建一个进程,至于这个进程什么时候创,操作随机决定 16 p1.start() 17 p2.start() 18 p.join() 19 p1.join() 20 p2.join() 21 22 #主进程代码等待子进程运行结束,才继续执行 23 #p.join() #主进程代码等待子进程运行结束 24 print('主') 25 print(time.time()-start_time)
五、进程间数据是隔离的
1 from multiprocessing import Process 2 import time 3 4 money = 100 5 6 def test(): 7 global money 8 money = 9999999 9 10 if __name__ == '__main__': 11 p = Process(target=test) 12 p.start() 13 p.join() 14 print(money)
六、进程对象及其他方法
1 from multiprocessing import Process,current_process 2 import os 3 import time 4 5 def test(name): 6 print('%s is running'%name,'子进程%s'%os.getpid(),'父进程%s'%os.getpid()) 7 time.sleep(3) 8 print('%s is over'%name) 9 10 if __name__ == '__main__': 11 p = Process(target=test,args=('egon',)) 12 p.start() 13 p.terminate() #杀死当前进程,其实是告诉操作系统帮你杀死一个进程 14 time.sleep(0.1) 15 print(p.is_alive()) # 判断进程是否存活 16 print('主',os.getpid(),'主主进程:%s'%os.getppid())
七、守护进程
1 from multiprocessing import Process 2 import time 3 4 def test(name): 5 print('下属%s正常运行'%name) 6 time.sleep(3) 7 print('下属%s正常关闭'%name) 8 9 if __name__ == '__main__': 10 p = Process(target=test,args=('egon',)) 11 p.daemon = True # 将该进程设置为守护进程,这一句话必须放在start语句之前,否则就报错 12 p.start() 13 time.sleep(0.1) 14 print('领导已正常终止')
当主进程正常死亡时,那么子进程必须跟着一起终止
八、互斥锁
1 from multiprocessing import Process,Lock 2 import time 3 import json 4 5 def search(i): 6 with open('data.txt','r',encoding='utf-8') as f: 7 data = f.read() 8 t_d = json.loads(data) 9 print('用户%s查询余票:%s'%(i,t_d['ticket'])) 10 11 def buy(i): 12 with open('data.txt','r',encoding= 'utf-8') as f: 13 data = f.read() 14 t_d = json.loads(data) 15 time.sleep(1) 16 if t_d.get('ticket') == 1: 17 t_d['ticket'] -= 1 18 with open('data.txt','w',encoding='utf-8') as f: 19 json.dump(t_d,f) 20 print('用户%s抢票成功!'%i) 21 else: 22 print('用户%s抢票失败,没票了'%i) 23 24 def run(i,mutex): 25 search(i) 26 mutex.acquire() # 抢锁 只要有人抢到锁 其他人必须等待该人释放锁 27 buy(i) 28 mutex.release() # 释放锁 29 30 if __name__ == '__main__': 31 mutex = Lock() # 生成了一把锁 32 for i in range(1,10): 33 p = Process(target=run,args=(i,mutex)) 34 p.start()