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  • Python正课89 —— 同步异步

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    一:必备知识回顾

    1.计算机基础

    计算机 又称之为 电脑,即 通电的大脑,发明计算机 是为了让它通电之后 能够像人一样去工作,并且它比人的工作效率更高,因为可以24小时不间断
    

    2.计算机五大组成部分

    控制器
    运算器
    存储器
    输入设备
    输出设备
        
    计算机的核心真正干活的是CPU(控制器+运算器+存储器)
    

    3.程序要想被计算机运行,它的代码必须要由硬盘先读到内存,之后CPU取指再执行

    二:今日内容详细

    1.操作系统的发展史

    最早的计算机,穿孔卡片来存储数据

    01

    联机批处理系统

    02

    脱机批处理系统

    03

    参考博客即可:https://www.cnblogs.com/Dominic-Ji/articles/10929381.html
    

    2.多道技术

    单核 实现并发的效果

    必备知识点:
        1.并发
            看起来像同时运行的就可以称之为“并发”
        2.并行
            真正意义上的 同时执行
        PS:
            并行肯定算并发
            单核的计算机肯定不能实现并行,但是可以实现并发
        补充:
            我们直接假设:单核就是一个核,干活的就是一个人,不要考虑CPU里面的内核数
    

    3.多道技术图解

    节省多个程序运行的总耗时

    04

    4.多道技术重点知识

    空间上的复用 与 时间上的 复用

    空间上的复用:
    
        多个程序公用一套计算机硬件
    
    时间上的复用:
    
        例子1:洗衣机30S,做饭50S,烧水30S          切换节省时间
            单道:110S
            多道:50S,多道只需要任务最长的那一个
            
        例子2:边吃饭边玩游戏                       保存状态
    

    核心:

    切换 + 保存状态
    '''
        切换(CPU)分为2种情况:
            1.当一个程序遇到IO操作的时候,操作系统会剥夺该程序的CPU执行权限
                作用: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的时候,操作系统也会剥夺该程序的CPU执行权限
                作用:降低了程序的执行效率(原本时间+切换时间)
    '''
    

    5.进程理论

    必备知识点:

    程序与进程的区别
    '''
        程序 就是一堆躺在硬盘上的代码,是“死”的
        进程 则表示程序正在执行的过程,是“活”的
    '''
    

    进程调度:

    先来先服务 调度算法
    '''
        对长作业有利,对短作业无益
    '''
    
    短作业优先调度算法
    '''
        对短作业有利,对长作业无益
    '''
    

    时间片轮转法 + 多级反馈队列

    05

    进程运行的三状态图

    06

    三:两对重要概念

    同步和异步:

    描述的是 任务的提交方式
    
    同步:任务提交之后,原地等待任务的返回结果,等待的结果中不做任何事(干等着)
    	程序层面上 表现出来的感觉 就是卡住了
    
    异步:任务提交之后,不原地等待任务的返回结果,直接去做其他事情,等待任务的返回结果自动提交给调用者
    	我提交的任务结果如何获取?
    	任务的返回结果 会有一个异步回调机制自动处理
    

    同步例子:

    import time
    
    
    def func():
        time.sleep(3)
        print('Hello World')
    
    
    if __name__ == '__main__':
        res = func()  # 同步调用
        res
        print('hahah')
    

    阻塞和非阻塞:

    描述的是 程序的运行状态
    
    阻塞:阻塞态
    
    非阻塞:就绪态、运行态
    
    理想状态:我们应该让我们写的代码 永远处于 就绪态 和 运行态 之间切换
    

    上述概念的组合:最高效的一种组合就是 异步 + 非阻塞

    四:开启进程的2种方式

    定心丸:代码开启进程 和 线程的方式,代码书写基本是一样的,你学会了如何开启进程,就学会了如何开启线程

    第一种:

    from multiprocessing import Process
    import time
    
    
    def task(name):
        print(f'{name}' ' is running')
        time.sleep(3)
        print(f'{name}' ' is over')
    
    
    # task(1)
    
    
    if __name__ == '__main__':
        # 创建进程的代码
        # 1.创建一个对象
        p = Process(target=task, args=('xxq',))
        # 容器类型 无论里面有几个元素,一定要用逗号隔开,哪怕里面只有一个
        # 2.开启进程
        p.start()   # 告诉操作系统 帮你创建一个进程   # 异步的感觉
        print('主进程')
    
    
    '''
    Windows操作系统下 创建进程一定要在main内创建
    因为Windows下创建进程 类似于 模块导入的方式
    会从上往下 依次执行代码
    
    Linux中则是直接将代码 完整地拷贝一份
    '''
    

    第二种:

    # 第二种:
    
    import time
    from multiprocessing import Process
    
    
    class MyProcess(Process):
        def run(self):
            print('Hello Beautiful Girl!')
            time.sleep(1)
            print('Get out')
    
    
    if __name__ == '__main__':
        p = MyProcess()
        p.start()
        print('主')
    

    总结:

    创建进程就是在内存中申请一块内存空间将需要运行的代码丢进去
    一个进程对应在内存中就是一块独立的内存空间
    多个进程对应在内存中就是多块独立的内存空间
    进程与进程之间数据默认情况下是无法直接交互,如果想交互可以借助于第三方工具、模块
    

    五:join方法

    join是让主进程等待子进程代码运行结束之后,再继续运行。不影响其他子进程的执行

    初阶版:

    from multiprocessing import Process
    import time
    
    
    def task(name):
        print(f'{name}' ' is running')
        time.sleep(1)
        print(f'{name}' ' is over')
    
    
    if __name__ == '__main__':
        p1 = Process(target=task, args=('xxq1',))
        p2 = Process(target=task, args=('xxq2',))
        p3 = Process(target=task, args=('xxq3',))
    
        start_time = time.time()
    
        p1.start()
        p2.start()
        p3.start()
    
        print('主进程', time.time() - start_time)
       
       
    xxq3 is running
    xxq1 is running
    xxq2 is running
    xxq1 is over
    xxq3 is over
    xxq2 is over
    

    进阶版:

    from multiprocessing import Process
    import time
    
    
    def task(name):
        print(f'{name}' ' is running')
        time.sleep(3)
        print(f'{name}' ' is over')
    
    
    if __name__ == '__main__':
        p1 = Process(target=task, args=('xxq1',))
        p2 = Process(target=task, args=('xxq2',))
        p3 = Process(target=task, args=('xxq3',))
    
        start_time = time.time()
    
        p1.start()
        p2.start()
        p3.start()
        # time.sleep(5)
        p1.join()    # 主进程等待子进程p结束之后再继续往后执行
        p2.join()    # 主进程等待子进程p结束之后再继续往后执行
        p3.join()    # 主进程等待子进程p结束之后再继续往后执行
    
        print('主进程', time.time() - start_time)
    

    最终版:

    from multiprocessing import Process
    import time
    
    
    def task(name, n):
        print(f'{name}' ' is running')
        time.sleep(n)
        print(f'{name}' ' is over')
    
    
    if __name__ == '__main__':
    
        start_time = time.time()
    
        p_list = []
        for i in range(1, 4):
            p = Process(target=task, args=(f'{i}', i))
            p.start()
            p_list.append(p)
        for p in p_list:
            p.join()
        print('主进程', time.time() - start_time)
        
        
    # 输出:
    # 2 is running
    # 1 is running
    # 3 is running
    # 1 is over
    # 2 is over
    # 3 is over
    # 主进程 3.214817762374878
    # 先全部同时执行,再关闭
    
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