多道技术/进程初识

多道技术

1.空间上的复用

• 多个程序共用一套计算机硬件

2.时间上的复用

• 切换+保存状态
  • 1.当一个程序遇到IO操作 操作系统会剥夺该程序的cpu执行权限(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 操作系统也会剥夺该程序的cpu执行权限(降低了程序的执行效率)
• 并发:看起来像同时运行的就可以
• 并行:真正意义上的同时执行
  • 单核的计算机能不能实现并行,但是可以实现并发

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进程的同步与异步

程序:一坨代码

进程:正在运行的程序

同步异步:表示的是任务的提交方式

• 同步:任务提交之后 原地等待的任务的执行并拿到返回结果才走 期间不做任何事(程序层面的表现就是卡住了)
• 异步:任务提交之后 不再原地等待 而是继续执行下一行代码(结果是要的 但是是用过其他方式获取)

阻塞非阻塞:表示的程序的运行状态

• 阻塞:阻塞态
• 非阻塞:就绪态 运行态

强调:同步异步 阻塞非阻塞是两对概念 不能混为一谈

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创建进程的两种方式

windows创建进程会将代码以模块的方式,从上往下执行一遍

linux会直接将代码完完整整的拷贝一份,fork一份

第一种方式:

• windows创建进程一定要在__main__ 代码块内创建,否则报错

from muliprocessing import Process
import time
​
def test(name):
    print('%s is running' %name)
    time.sleep(3)
    print('%s is over' %name)
    
# windows创建进程一定要在if __name__ == '__main__':代码块内创建,否则报错 
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=test,args=('egon',))  # 创建一个进程对象
    p.start()  # 告诉操作系统,帮你创建一个进程
    print('主')
# 主
# egon is running
# egon is over

总结:

• 创建进程就是在内存中重新开辟一块内存空间,将允许产生的代码丢进去;而且一个进程对应在内存就是一块独立的内存空间
• 进程与进程之间数据是隔离的,无法直接交互,但是可以通过某些技术实现间接交互

第二种方式:

from muliprocessing import Process
import time
​
class MyProcess(Process):
    def __init__(self,name):
        super().__init__()
        self.name = name
​
def run(self):
    print('%s is running' %self.name)
    time.sleep(3)
    print('%s is over' %self.name)
    
if __name__ == '__main__':
    p = MyProcess(target=test,args=('egon',))
    p.start()
    print('主')
# 主
# egon is running
# egon is over  

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join方法

from muliprocessing import Process
import time
​
def test(name,i):
    print('%s is running' %name)
    time.sleep(i)
    print('%s is over' %name)
    
if __name__ == '__main__':
    p_list = []
    start_time = time.time()
    for i in range(3):
        p = Process(target=test,args=('进程%s'%i,i))
    # 主进程代码等待字进程运行结束才继续运行
        p.start()  # 仅仅是告诉操作系统帮你创建一个进程,至于先后顺序则是随机的
        p_list.append(p)
    for p in p_list:
        p.join()  # 主进程代码等待子进程运行结束
    print('主')
    print(time.time() - start_time)
    # 进程0 is running
    # 进程0 is over
    # 主
    # 所有步骤花费的时间显示

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进程间数据是隔离的

from muliprocessing import Process
import time
​
money = 100  # 主进程内的money
​
def test():
    global money
    money = 888888  # 子进程内的money
​
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=test)
    p.start()
    p.join()
    print(money)  # 100

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进程对象及其他方法

在操作系统cmd终端中可以通过tasklist + pid码来查询

from muliprocessing import Process,current_process
import os
import time
​
def test(name):
    print('%s is running' %name,current_process().pid)
    print('%s is running' %name,'子进程%s' %os.getpid(),'父进程%s' %os.getppid())
    time.sleep(30)
    print('%s is over' %name)
​
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=test,args=('egon',))
    p.start()
    p.terminate()  # 杀死当前进程,其实是告诉操作系统帮你杀死一个进程
    time.sleep(0.1)
    print(p.is_alive())  # 判断进程是否存活 返回True:马上杀死,False:已杀死
    print('主',current_process().pid)
    print('主',os.getpid(),'主主进程:%s' %os.getppid())
    # 主 23040 主主进程:20352
    # egon is running 21991
    # egon is over

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僵尸进程

父进程回收子进程资源的两种方式

• 1.join方法
• 2.父进程正常死亡

PS:所有的进程都会步入僵尸进程

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孤儿进程

• 子进程没死,父进程意外死亡
• 针对linux,会有一个儿童福利院(init),如果父进程意外死亡,他所创建的子进程都会被福利院收养

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守护进程

from muliprocessing import Process
import time
​
def test(name):
    print('%s总管正常或者' %name)
    time.sleep(3)
    print('%s总管正常死亡' %name)
    
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=test,args=('egon',))
    p.daemon = True  # 将该进程设置为守护进程,而且这句话必须放在start语句之前,否则会报错
    p.start()
    print('皇帝jason寿终正寝')
    # 皇帝jason寿终正寝

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互斥锁

定义:当多个进程操作同一份数据时,会造成数据的错乱,这个时候必须加锁处理,将并发变成串行,虽然降低了效率,但是提高了数据的安全

注意:

• 1.锁不要轻易使用,容易造成死锁现象
• 2.只在处理数据的部分加锁,不要在全局加锁

设计一个模拟抢票软件

from muliprocessing import Process,lock
import time
import json
​
# 查票
def search(i):
    with open('data','r',encoding='utf-8') as f:
        data = f.read()
    t_d = json.loads(data)
    print('用户%s查询余票为:%s' %(1,t_d.get('ticket')))
    
# 买票
def buy(i):
    with open('data','r',encoding='utf-8') as f:
        data = f.read()
    t_d = json.loads(data)
    time.sleep(1)
    if t_d.get('ticket') > 0:
        # 票数减1
        t_d['ticket'] -= 1
        # 更新票数
        with open('data','w',encoding='utf-8') as f:
            json.dump(t_d,f)
        print('用户%s抢票成功!'%i)
    else:
        print('没票了!)
              
def run(i,mutex):
    search(i)
    mutex.acquire()  # 抢锁,只要有人抢到了锁,其他人必须等待该人释放锁
    buy(i)
    mutex.release()  # 释放锁
              
if __name__ == '__main__':
    mutex = Lock()  # 生成了一把锁
    for i in range(10):
        p = Process(target=test,args=('egon',))
         p.start()