線程和進程（一）

現代操做系統好比Mac OS X，UNIX，Linux，Windows等，都是支持「多任務」的操做系統。

什麼叫「多任務」呢？簡單地說，就是操做系統能夠同時運行多個任務。打個比方，你一邊在用瀏覽器上網，一邊在聽MP3，一邊在用Word趕做業，這就是多任務，至少同時有3個任務正在運行。還有不少任務悄悄地在後臺同時運行着，只是桌面上沒有顯示而已。

如今，多核CPU已經很是普及了，可是，即便過去的單核CPU，也能夠執行多任務。因爲CPU執行代碼都是順序執行的，那麼，單核CPU是怎麼執行多任務的呢？

操做系統輪流讓各個任務交替執行，任務1執行0.01秒，切換到任務2，任務2執行0.01秒，再切換到任務3，執行0.01秒……這樣反覆執行下去。表面上看，每一個任務都是交替執行的，可是，因爲CPU的執行速度實在是太快了，咱們感受就像全部任務都在同時執行同樣。

真正的並行執行多任務只能在多核CPU上實現，可是，因爲任務數量遠遠多於CPU的核心數量，因此，操做系統也會自動把不少任務輪流調度到每一個核心上執行。

對於操做系統來講，一個任務就是一個進程（Process），好比打開一個瀏覽器就是啓動一個瀏覽器進程，打開一個記事本就啓動了一個記事本進程，打開兩個記事本就啓動了兩個記事本進程，打開一個Word就啓動了一個Word進程。

有些進程還不止同時幹一件事，好比Word，它能夠同時進行打字、拼寫檢查、打印等事情。在一個進程內部，要同時幹多件事，就須要同時運行多個「子任務」，咱們把進程內的這些「子任務」稱爲線程（Thread）。

因爲每一個進程至少要幹一件事，因此，一個進程至少有一個線程。固然，像Word這種複雜的進程能夠有多個線程，多個線程能夠同時執行，多線程的執行方式和多進程是同樣的，也是由操做系統在多個線程之間快速切換，讓每一個線程都短暫地交替運行，看起來就像同時執行同樣。固然，真正地同時執行多線程須要多核CPU纔可能實現。

咱們前面編寫的全部的Python程序，都是執行單任務的進程，也就是隻有一個線程。若是咱們要同時執行多個任務怎麼辦？

有兩種解決方案：

一種是啓動多個進程，每一個進程雖然只有一個線程，但多個進程能夠一塊執行多個任務。

還有一種方法是啓動一個進程，在一個進程內啓動多個線程，這樣，多個線程也能夠一塊執行多個任務。

固然還有第三種方法，就是啓動多個進程，每一個進程再啓動多個線程，這樣同時執行的任務就更多了，固然這種模型更復雜，實際不多采用。

總結一下就是，多任務的實現有3種方式：

• 多進程模式；

• 多線程模式；

• 多進程+多線程模式。

同時執行多個任務一般各個任務之間並非沒有關聯的，而是須要相互通訊和協調，有時，任務1必須暫停等待任務2完成後才能繼續執行，有時，任務3和任務4又不能同時執行，因此，多進程和多線程的程序的複雜度要遠遠高於咱們前面寫的單進程單線程的程序。

由於複雜度高，調試困難，因此，不是無可奈何，咱們也不想編寫多任務。可是，有不少時候，沒有多任務還真不行。想一想在電腦上看電影，就必須由一個線程播放視頻，另外一個線程播放音頻，不然，單線程實現的話就只能先把視頻播放完再播放音頻，或者先把音頻播放完再播放視頻，這顯然是不行的。

Python既支持多進程，又支持多線程，咱們會討論如何編寫這兩種多任務程序。

小結

線程是最小的執行單元，而進程由至少一個線程組成。如何調度進程和線程，徹底由操做系統決定，程序本身不能決定何時執行，執行多長時間。

多進程和多線程的程序涉及到同步、數據共享的問題，編寫起來更復雜。