Python全栈之路-Day39
1 操作系统
1.1 为什么要有操作系统？
操作系统是位于底层硬件与应用软件的一层，向下管理硬件、下上为应用软件提供接口
1.2 什么时候操作系统发生进程间的切换：
-
出现IO操作（多个进程之间的竞争）
-
固定时间（操作系统固定时间发生切换）
2 进程与线程
2.1 进程
进程就是一个程序在一个数据集上的一次动态执行过程。进程一般由程序、数据集、进程控制块三部分组成。我们编写的程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成；数据集则是程序在执行过程中所需要使用的资源；进程控制块用来记录进程的外部特征，描述进程的执行变化过程，系统可以利用它来控制和管理进程，它是系统感知进程存在的唯一标志。
2.2 线程
线程的出现是为了降低上下文切换的消耗，提高系统的并发性，并突破一个进程只能干一样事的缺陷，使到进程内并发成为可能。
线程也叫轻量级进程，它是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行过程中的最小单元，由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈共同组成。线程的引入减小了程序并发执行时的开销，提高了操作系统的并发性能。线程没有自己的系统资源。
2.3 进程与线程的关系
进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。或者说进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程则是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。
3 并行和并发
并行处理（Parallel Processing）是计算机系统中能同时执行两个或更多个处理的一种计算方法。并行处理可同时工作于同一程序的不同方面。并行处理的主要目的是节省大型和复杂问题的解决时间。并发处理(concurrency Processing)：指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机(CPU)上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机(CPU)上运行
并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。所以说，并行是并发的子集
4 同步与异步
在计算机领域，同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去；异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样可以提高执行的效率。举个例子，打电话时就是同步通信，发短息时就是异步通信。
5 threading模块
5.1 线程对象的创建
#!/usr/bin/env python
# __Author__: "wanyongzhen"
# Date: 2017/5/8
import threading
import time
# 调用方式1 Thread直接创建
# def listen_music():
# print('listen music...')
# time.sleep(3)
# print('listen music end')
#
# def write_blog():
# print('write blog...')
# time.sleep(5)
# print('write blog end')
#
# t1 = threading.Thread(target=listen_music)
# t2 = threading.Thread(target=write_blog)
#
# t1.start()
# t2.start()
# print('ending')
# 调用方式2 Thread类继承式创建
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self,num):
threading.Thread.__init__(self)
self.num = num
def run(self):
print('runing on number %s'%self.num)
time.sleep(3)
t1 = MyThread(50)
t2 = MyThread(60)
t1.start()
t2.start()
print('ending')
5.2 Thread类的实例方法
5.2.1 join & setDaemon
#!/usr/bin/env python
# __Author__: "wanyongzhen"
# Date: 2017/5/8
# join()：在子线程完成运行之前，这个子线程的父线程将一直被阻塞。
# setDaemon(True)：
'''
将线程声明为守护线程，必须在start() 方法调用之前设置，如果不设置为守护线程程序会被无限挂起。
当我们在程序运行中，执行一个主线程，如果主线程又创建一个子线程，主线程和子线程 就分兵两路，分别运行，
那么当主线程完成想退出时，会检验子线程是否完成。如果子线程未完成，则主线程会等待子线程完成后再退出。
但是有时候我们需要的是只要主线程完成了，不管子线程是否完成，都要和主线程一起退出，
这时就可以 用setDaemon方法啦
'''
import threading
from time import ctime,sleep
def Music(name):
print ("Begin listening to {name}. {time}".format(name=name,time=ctime()))
sleep(3)
print("end listening {time}".format(time=ctime()))
def Blog(title):
print ("Begin recording the {title}. {time}".format(title=title,time=ctime()))
sleep(5)
print('end recording {time}'.format(time=ctime()))
threads = []
t1 = threading.Thread(target=Music,args=('FILL ME',))
t2 = threading.Thread(target=Blog,args=('',))
threads.append(t1)
threads.append(t2)
if __name__ == '__main__':
#t2.setDaemon(True)
for t in threads:
#t.setDaemon(True) #注意:一定在start之前设置
t.start()
#t.join()
#t1.join()
#t2.join() # 考虑这三种join位置下的结果？
print ("all over %s" %ctime())
5.2.2 其他Thread实例对象的方法
# isAlive(): 返回线程是否活动的。
# getName(): 返回线程名。
# setName(): 设置线程名。
5.2.3 threading模块提供的一些方法
# threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
# threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
# threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
6 GIL(全局解释器锁)
6.1 GIL概念
Python中的线程是操作系统的原生线程，Python虚拟机使用一个全局解释器锁（Global Interpreter Lock）来互斥线程对Python虚拟机的使用。为了支持多线程机制，一个基本的要求就是需要实现不同线程对共享资源访问的互斥，所以引入了GIL。
GIL：在一个线程拥有了解释器的访问权之后，其他的所有线程都必须等待它释放解释器的访问权，即使这些线程的下一条指令并不会互相影响。
在调用任何Python C API之前，都要先获得GIL。
6.2 GIL优缺点
GIL缺点：多处理器退化为单处理器；
GIL优点：避免大量的加锁解锁操作。
总结：
无论你启多少个线程，你有多少个CPU, Python在执行一个进程的时候会淡定的在同一时刻只允许一个线程运行。
所以，python是无法利用多核CPU实现多线程的。
这样，python对于计算密集型的任务开多线程的效率甚至不如串行(没有大量切换)，但是，对于IO密集型的任务效率还是有显著提升的。
