python基础23 -----进程和线程

一、进程

　　1、什么是进程？

　　　1.1 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。

　　　1.2 程序是指进程需要完成那些功能以及如何完成。

　　　1.3 数据集是指程序在执行过程中所需要使用的资源。

　　　1.4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，系统可以利用他来控制和管理进程，他是系统感知进程存在的唯

　　　　　一标识

二、线程

　　1、为什么会有线程？

　　　　1.1线程是为了降低上下文切换的消耗，提高系统的并发性，突破一个进程只能干一件事的局限。

　　2、什么是线程？

　　　　2.1线程是轻量级进程，他是一个基本的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。

　　　　2.2 由于线程是cpu最小的执行单元所以cpu真正执行的是线程，而进程只是管理线程，并不被cpu所执行。

·　　3、线程的好处？

　　　　3.1 减少了程序并发执行的消耗，提高了操作系统的并发性能，但是线程没有自己的系统资源，是由进程分配的。

三、进程和线程的关系

　　1、一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但是最少必须有一个主线程。

　　2、系统资源分配给进程，进程下的所有线程共享分配给该进程的所有资源。

　　3、CPU分配给线程，即真正在cpu上运行的是线程。

四、并行和并发

　　1、什么是并行处理？

　　　　并行处理指的是计算机cpu同事处理两个或两个以上的线程或者说是程序。

　　2、什么是并发处理？

　　　　并发处理指的是计算机cpu在一段时间内能切换处理多少个进程。

　　3、二者之间的关系？

　　　　并行是并发的子集，并发是并行的父集。

　　4、补充知识点

　　　　串行：串行指的是cpu按顺序执行程序。

五、同步和异步

　　1、什么是同步？

　　　　同步就是指一个进程在执行某个请求时，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程就会一直等待下去直到

　　　　　　接收到该请求的返回信息才会执行下面的操作。

　　2、什么是异步？

　　　　异步是指一个进程在执行某个请求后，若该请求需要一段时间才能返回信息，但是该进程不会等待该请求，而是直接执行下面的操作

　　　　　　当该请求有返回信息时操作系统会通知进程进行处理，这种异步处理的机制大大提高了程序的执行效率。

六、密集型任务

　　1、IO密集型任务

　　　　程序存在大量IO操作，比如说sleep，input,accert,等等。

　　2、计算密集型任务

　　　　程序存在大量的计算操作，除IO操作外的程序都是计算操作。

　　3、在多线程处理程序的情况下，IO密集型任务比计算密集型任务更有优势。

　　4、对应python而言，无法利用多核，因为他的进程有一个lock锁的机制，

七、补充：

　　1、unix和windows创建子进程的异同

　　　　相同点：不论是windows还是unix系统通过进程创建的子进程后，父进程和子进程有着各自不同的内存地址，因为他们都必须遵循多道技术 ，要求物理层面实现内存隔离，任何一个进程在其地址空间中的修改都不会影响到其他进程。

　　　　不同点：在unix中子进程的初始地址空间是父进程地址空间的一个副本（子进程和父进程是可以有只读的共享内存区），但是对于windows系统而已一开始子进程和父进程的地址空间就是不同的。

　　2、unix和windows进程的层次结构

　　　　相同点：论UNIX还是windows，进程只有一个父进程

　　　　不同点：UNIX中所有的进程，都是以init进程为根，组成树形结构。父子进程共同组成一个进程组。在windows中，没有进程层次的概念，所有的进程都是地位相同的，唯一类似于进程层次的暗示，是在创建进程时，父进程得到一个特别的令牌（称为句柄）,该句柄可以用来控制子进程，但是父进程有权把该句柄传给其他子进程，这样就没有层次了。

　　3、进程的三种状态

　　　　1. 进程挂起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要让出CPU让其他进程去执行，这样保证CPU一直在工作

　　　　2. 与进程无关，是操作系统层面，可能会因为一个进程占用时间过多，或者优先级等原因，而调用其他的进程去使用CPU。

　　　　

　　4、为何要用多线程

　　　　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。

    　　  4. 在多cpu系统中，为了最大限度的利用多核，可以开启多个线程，比开进程开销要小的多。（这一条并不适用于python）

 

八、线程对象

　　1、线程对象的创立，如图所示。

　　　　

　　2、jion():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，直到子线程完成之后，父线程才会继续进行。

　　　　

　　3、setDeamon(True)：将线程声明为守护线程。

　　　　1、将线程声明为守护线程必须在start（）方法之前调用。

　　　　2、设置守护线程的原因：通常情况下当主线程程序结束后会检查他下面的子线程程序是否结束，如果子线程程序没有结束，那么

　　　　　　主线程会等子线程程序结束后一起退出，但是特殊情况下主线程不需要等到子线程结束后再一起退出，而是主线程程序完成后

　　　　　　就会自动退出，这时就用到了守护线程技术。如图所示：

　　　　

　　4、Thread实例对象的方法

　　　　1、查看线程名：getName()　　

　　　　2、设置线程名：setName()

　　　　3、返回线程是否活动的：isAlive()

　　5、 threading模块提供的一些方法：

　　  1、threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
  　　2、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。
  　　3、threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。