併發編程基礎及進程基礎

併發編程基礎及進程基礎

一、操做系統發展史

一、穿孔卡片

​ 讀取速度很慢

​ CPU利用率很低

​ 單個用戶（一份代碼）使用

二、批處理

​ 讀取速度慢

​ CPU利用率低

​ 聯機（多份代碼）使用

​ 效率低

三、脫機批處理（現代操做系統的設計原理）

​ 讀取速度提升

​ CPU利用率提升

二、多道技術（基於單核背景下產生）

單道：一條道走到黑（串行）

程序 a和b 都要使用CPU，a先使用CPU時，須要等待a使用結束後，b纔開始使用CPU

多道：好比， a和b 都要使用CPU，a先使用CPU時，直到a遇到IO或者執行時間過長時，a會（切換+保存狀態），而後b可使用CPU，直到b遇到IO或者執行時間過長，b會（切換+保存狀態），a再次執行，直到兩個程序結束

IO: input() , output() , time.sleep(), 文件的讀寫，數據的傳輸

空間上的複用：多個程序使用一個CPU

時間上的複用：切換+保存狀態

1. 當執行程序遇到 IO 時，操做系統會將CPU的執行權限剝奪

   優勢：CPU的執行效率高

2. 當執行程序時間過長時，操做系統會將CPU的執行權限剝奪

   缺點：程序的執行效率低

併發與並行

併發：

​ 在單核（一個CPU）的狀況下，當執行當 a ，b 兩個程序，先運行a時，當a遇到IO時，b開始執行，看着像同時運行

並行：

​ 在多核狀況下，當執行 a ，b 兩個程序，a 與 b 同時執行，真正意義上的同時執行

三、進程

一、什麼是進程

進程是一個資源單位

二、進程與程序的區別

程序：一堆代碼文件

進程：執行代碼的過程，稱之爲進程

三、進程調度

1. 先來先服務調度算法

   a , b 程序，當a 先來a就先執行，一直執行完後b才執行

   缺點：執行效率低

2. 短做業優先調度算法

   執行時間短的先執行

   缺點：致使執行時間長的程序，須要等待全部時間短的程序執行完畢後，才能執行

3. 時間片輪轉法

   好比同時有10個程序 ，操做系統給1秒時間，每一個程序分0.1秒運行，未運行完的進入下一次調度

4. 多級反饋隊列

   1級隊列：優先級最高，先執行

   2級隊列：優先級次之，1級隊列執行完後執行

   3級隊列：。。。。

如今的操做系統的進程調度算法：時間片輪轉法+多級反饋隊列

四、同步與異步

同步與異指的是 提交任務的方式

同步（串行）：程序 a和b 都要提交使用CPU，a先提交使用CPU時，須要等待a使用結束後，b才提交開始使用CPU

異步（併發）：兩個a，b程序都要提交併執行，假如a先提交併執行，b無需等a執行完畢，就能夠直接提交任務

五、阻塞與非阻塞

阻塞（等待）：凡是遇到IO都會阻塞

非阻塞（不等待）：除了IO都是非阻塞

六、進程的三種狀態

就緒態：同步與異步已經獲取除CPU之外的全部資源，只要獲取處理機就能立馬執行的狀態

運行態（非阻塞）：已經得到處理機，正在執行的狀態，程序的執行時間過長——>將程序返回給就緒態

阻塞態：遇到IO，處於阻塞狀態

同步與異步指的是：提交任務的方式

阻塞與非阻塞：指的是進程的狀態

異步非阻塞：CPU的利用率最大化

七、建立進程的兩種方式

強調:在Windows操做系統中因爲沒有 fork ( linux 操做系統中建立進程的機制)，在建立子進程的時候會自動 import 啓動它的這個文件，而在 import 的時候又執行了整個文件。所以若是將process()直接寫在文件中就會無限遞歸建立子進程報錯。因此必須把建立子進程的部分使用if __ name__ ==‘ __ main__’ : 判斷保護起來，import 的時候 ，就不會遞歸運行了。

from multiprocessing import Process
import time

# 方式1：直接調用Process
def test_data(name):
    print(f'start{name}子進程')
    time.sleep(2)
    print(f'end{name}子進程')

if __name__ == '__main__':
    # target = 函數地址，args = 函數傳入的參數（元組）
    obj = Process(target=test_data, args=('Jason',))
    # 建立子進程
    obj.start()
    # 等着子進程結束完成後再結束
    obj.join()
    print('主進程')

from multiprocessing import Process
import time

# 方式2：使用類繼承Process
class MyProcess(Process):
    def run(self):
        print(f'start子進程')
        time.sleep(2)
        print(f'end子進程')

if __name__ == '__main__':
    list2 = []
    for i in range(5):
        obj = MyProcess()
        obj.start()
        list2.append(obj)
    for obj in list2:
        obj.join()
    print('主進程結束')