python_thread

Posted 2020-12-25 xdl_smile

多任务编程：可以有效的利用计算机资源，同时执行多个任务
进程：进程就是程序在计算机中一次执行的过程
进程 和 程序的区别：
    1、程序是一个静态文件的描述，不占计算机的系统资源
    2、进程是一个动态的过程，占有cpu、内存等资源，有一定的生命周期
注意：同一个程序的不同执行过程即为不同的进程
问题1、什么决定了进程的创建
    答：用户通过应用层程序进行进程的创建申请-->调用操作系统接口进行进程创建
        -->告知系统内核创建新的进程提供给应用层使用
问题2、进程如何占有CPU
    1、同一个内核同一时刻只能运行一个进程
    2、多个进程对内核资源进行抢占，由操作系统内核进行分配
    3、哪个进程占有计算机内核，我们称为该进程占有CPU的时间片
问题3、进程在运行过程中的形态和附带内容
    1、PCB（进程控制块）：在linux和unix操作系统中，进程创建后会在内存中开辟一块空间存放进程的相关信息，这个空间称之PCB
    2、PID：在操作系统中进程的唯一标识，是一个大于0的正整数，由系统自动分配
       ps -aux 查看进程信息
    3、虚拟内存：每个进程占有4G内存地址空间，这里的内存指的是虚拟内存
    4、进程状态
        1、三态：
            1、就绪态：进程具备运行条件，等待系统分派处理器以便运行
            2、运行态：进程占有CPU处于运行状态
            3、等待态：又称为阻塞态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某些条件的达成
        2、五态：在三态的基础上添加两个状态新建态、终止态
            1、新建态：创建一个进程的过程，直接表现为执行某个程序或在程序中创建新的进程
            2、终止态：进程执行结束，完成回收的过程
        D：等待态（不可中断，不会被外界条件所影响）
        S：等待态（可中断，会被伟杰条件所影响）
        T：等待太（暂停，无条件的等待）
        R：运行态
        Z：僵尸态
            上面只能选一个，后面的是配合上面使用的
        +：前台进程
        N：低优先级进程
        <：高优先级进程
        l：有进程连接
        s：会话组
进程的优先级：
    1、优先级往往决定了一个进程的执行权限和占有系统资源的优先程度
    2、linux系统中优先级范围 -20~19 -20优先级最高
    3、用户创建的进程默认优先级为0
    4、top：动态查看系统进程运行情况,(NI字段值就是优先级)
       <  > 可以用来翻页查询
    5、nice:以指定的优先级运行某个进程
        示例: nice -9 ./while.py  #以9的优先级运行程序

             sudo nice --9 ./while.py #以-9的优先级运行程序
    6、renice n PID：修改一个正在运行的进程的优先级
        示例：renice 8 12836 ：将12836号的进程优先级修改为8
父子进程：在系统中除了初始化进程之外每个进程都是由父进程创建的，每个进程有一个唯一的父进程，可能有多个子进程
        pstree：查看进程树
总结：
    1、什么是进程：程序在计算机中一次执行的过程
    2、进程和程序的区别：进程是动态的占有cup内存资源，程序是静态文件，不占有从cpu内存资源
    3、进程的集中状态及相互间的转换
    4、什么是PCB PID CPU时间片

需求：两件不想关的事情希望同时来做

方案1：创建两个进程，分别承担不同的事情，各自执行
分析：
    1、两个程序比较麻烦
    2、无法确定两个程序应该在什么时间开始运行
方案2：写一个程序，在程序中指定位置用接口来创建新的进程

    实现方法：
        1、os.fork（）函数实现
fork（）
    1、功能：创建一个新的进程
    2、参数：无
    3、返回值:
        1、<0表示进程创建失败
        2、==0在子进程中fork的返回值为0
        3、>0在父进程中fork的返回值大于0
fork 是os模块只能在linux和Unix系统下使用

#os 模块提供大量和系统相关的功能函数接口
#os 模块的使用是与系统相关的，在不同的系统中可能有不同的功能
import os

print(‘before craete process‘)
a = 10
pid = os.fork()
if pid < 0:
    print("Create process failed")
elif pid == 0:
    print(‘This is the new process‘)
    print(a)#a=10:父进程中fork之前的内容，子进程同样也会复制,但是父子进程空间内容的修改不会相互影响
    print(os.getpid())
    a = 1000
else:
    print(‘This is the parent process‘)
    print(a)#a=10:但是父子进程空间内容的修改不会相互影响
    print(pid)#pid的值等于子进程的PID
print("The process end")

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测试1：父进程中fork之前的内容，子进程同样也会复制,但是父子进程空间内容的修改不会相互影响
测试2：父子进程在执行上互不影响，理论上不一定谁先执行
测试3：子进程虽然复制父进程的空间，但是也有自己独特的特性，比如：自己的PID，进程控制块，进程栈等，父进程中的fork的返回      值即为创建子进程的PID号
进程相关的函数：
    1、os.getpid()：       获取当前进程的PID号
    2、os.getppid():       获取当前进程父进程的PID号
    3、os._exit(status)  
        1、功能：结束一个进程
        2、参数：一个数字(必须是整数)表示进程的退出状态，通常0表示正常退出，其它数字表示非正常退出
    4、sys.exit([status])  
        1、功能：结束一个进程，如果处理了抛出异常，则不结束进程
        2、参数：一个数字表示进程的退出状态，通常0表示正常退出，其它数字表示非正常退出，
               还可以是一个字符串，如果是字符串则退出进程会打印这个字符串

import os
import sys

# os._exit(0）
try:
    #如果处理了抛出异常，则不结束进程
    sys.exit(0)#参数可有可无，如果是字符串会打印这个字符串（小数视为字符串），
except SystemExit as e:
    print(e)    #次数的参数就是exit传进去的参数

print(‘process over‘)

View Code

僵尸进程：
    1、定义：子进程先于父进程退出，父进程没有对子进程的退出做相应的处理，此时子进程就会变成僵尸进程
    2、影响：进程退出后，仍有部分信息残留在内存空间，大量的僵尸进程会影响系统运行，    所以应该尽量避免僵尸进程的产生

孤儿进程：
    1、定义：父进程先于子进程退出，此时子进程就会变为孤儿进程
    2、影响：当一个进程变为孤儿进程，系统会自动的使用一个进程成为孤儿进程的父进程。当孤儿进程退出时，该系统进程会自动
            回收孤儿，使他不会成为僵尸，所以孤儿进程对系统资源没有什么影响
处理僵尸进程的方法：
    1、让父进程先退出（不好控制）
    2、父进程处理子进程的退出
        1、os.wait()：
            1、功能：等待子进程退出进行处理
            2、参数：无
            3、返回值：返回一个包含两个元素的元组,第一个是退出的子进程的PID号，第二个是子进程的退出状态
            4、wait是一个阻塞函数 即 进程处于等待态，等待某种条件的达成才会继续运行

import os
import sys
from time import *

pid = os.fork()
if pid < 0:
    print(‘create process failed‘)
elif pid == 0:
    print(‘Child process...‘)
    print(‘Child_PID:‘,os.getpid())
    sleep(2)
    sys.exit("ok11")#子进程退出
else:
    #wait阻塞等待子进程的退出
    p,status = os.wait()#p等于子进程的PID，status等于exit参数为正值时的值乘以256
    print(p,status)#如果退出状态是字符串时，status的值为256
    print(os.WEXITSTATUS(status))#等于子进程退出的状态
    print(‘Parent process..‘)

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        2、os.waitpid(pid，option)
            1、功能：同wait 处理子进程退出使其不会变成僵尸
            2、参数：pid=-1时 表示等待任意子进程退出
                    pid>0时 表示等待指定进程号的子进程退出
                    option=0时 表示阻塞等待
                    option = os.WNOHANG时 表示 非阻塞等待

import os
import sys
from time import *

pid = os.fork()
if pid < 0:
    print(‘create process failed‘)
elif pid == 0:
    print(‘Child process...‘)
    print(‘Child_PID:‘,os.getpid())
    sleep(2)
    sys.exit(1)#子进程退出
else:
    #waitpid非阻塞等待子进程的退出：如果执行到这里刚好这时子进程退出则处理，否则不处理
    p,status = os.waitpid(-1,os.WNOHANG)#p等于子进程的PID，status等于exit参数为正值时的值乘以256
    print(p,status)
    print(os.WEXITSTATUS(status))#等于子进程退出的状态
    print(‘Parent process..‘)

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总结：
    1、函数的使用 fork()/getpid()/getppid()/os._exit/sys.exit/wait/waitpid
    2、理解什么是僵尸进程和孤儿进程即两者产生的过程
    3、知道僵尸进程的危害和两种处理方法
    4、理解进程的创建流程