并发编程之 进程

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了并发编程之 进程相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、前提介绍

1.1 操作系统发展史

点击这里查看详细信息:操作系统发展史

1.2 多道技术
空间上的复用:多个程序共用一套设备,是多道技术实现时间上的复用的基础
    
时间上的复用:单个CPU的电脑上,起多个应用程序,CPU通过快速切换,给人的感觉是同时运行的

CPU切换的情况:
    1.一个任务占用时间过长或被操作系统强行剥夺走CPU的执行权限(比起串行效率反而降低)
    2.一个任务执行过程中遇到io操作,也会被操作系统强行剥夺走CPU的执行权限(比起串行效率提高)

并发:看上去像是同时进行的,但是实际上是CPU快速切换实现的
并行:同时运行

二、进程

2.1 进程介绍
程序:一堆代码
进程:正在运行的程序
进程是一个实体,每一个进程都有它自己独立的内存空间
2.2 进程调度
1.先来先服务(FCFS):对短作业不利
2.短作业优先服务(SJ/PF):对长作业不利
3.时间片轮转
4.多级反馈队列
2.3 进程状态转换

技术图片

2.4 同步与异步,阻塞与非阻塞
同步和异步:针对任务的提交方式
    同步:提交任务之后原地等待任务的返回结果,期间不做任何事!
    异步:提交任务之后,不等待任务的返回结果,直接向下运行代码!

阻塞和非阻塞:针对程序运行的状态
    阻塞:遇到io操作 --> 阻塞态
    非阻塞:就绪或者运行态 --> 就绪态、运行态
2.5 创建进程的两种方式
# -----------调用函数-----------------------
from multiprocessing import Process
import time

def task(name):  # 这个是要创建的进程
    print(‘%s is running‘ % name)
    time.sleep(3)
    print(‘%s is over‘ % name)

# 注意:在windows系统中,创建进程会将代码以模块的方式从头到尾加载一遍
# 一定要写在if __name__ == ‘__main__‘: 代码块里面
# 强调:函数名一旦加括号,执行优先级最高,立刻执行

if __name__ == ‘__main__‘:
    p1 = Process(target=task, args=(‘zhangsan‘, ))  # 实例化了一个Process对象
    p1.start()
    print("this is main processing!")
 
    
# -------------实例化对象-------------------------
from multiprocessing import Process
import time

class MyProcess(Process):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name

    # 必须写run方法(规定好的)
    def run(self):
        print(‘%s is running‘ % self.name)
        time.sleep(2)
        print(‘%s is end‘ % self.name)

if __name__ == ‘__main__‘:
    obj = MyProcess(‘egon‘)
    obj.start()
    print("this is main processing")
2.6 join方法
from multiprocessing import Process
import time

def task(name,n):
    print(‘%s is running‘ % name)
    time.sleep(2)
    print(‘%s is over‘ % name)

if __name__ == ‘__main__‘:
    start_time = time.time()
    p_list = []
    for i in range(3):
        p = Process(target=task, args=(‘子进程%s‘ % i, i))
        p.start()
        p_list.append(p)
    for i in p_list:
        i.join()
    print(‘this is main processing ‘, time.time()-start_time)

# join的作用仅仅只是让主进程等待子进程的结束,不会影响子进程的运行
# 下方为程序的运行结果,(结果不是固定的,但是每三行的顺序是固定的,肯定是先running再over)

"""
打印结果:
子进程2 is running
子进程0 is running
子进程1 is running
子进程2 is over
子进程0 is over
子进程1 is over
this is main processing  3.1227028369903564
"""
2.7 进程间的数据隔离与通信
# --------------进程间的数据隔离---------------------------
# 要验证进程间的内存隔离,只需要在父进程中调用子进程
# 看子进程是否改变父进程的变量就行了
from multiprocessing import Process

x = 100
def task():
    global x
    x = 1

if __name__ == ‘__main__‘:
    p = Process(target=task)
    p.start()
    p.join()
    print(‘this is main processing‘, x)

# 打印结果:this is main processing 100

# --------进程间的通信-------------------------------------
from multiprocessing import Queue, Process

# 基于队列实现进程间的通信
def producer(q):
    q.put(‘this is producer!‘)

def consumer(q):
    print(q.get())

if __name__ == ‘__main__‘:
    q = Queue()  # 实例化队列对象
    p1 = Process(target=producer, args=(q,))
    c1 = Process(target=consumer, args=(q,))

    p1.start()
    c1.start()
2.8 进程对象的其他相关方法
from multiprocessing import Process, current_process
import time
import os

def task():
    print(‘%s is running‘ % os.getpid())  # 获取这个进程的id
    time.sleep(3)
    print(‘%s is over‘ % os.getppid())  # 获取父进程的进程id

if __name__ == ‘__main__‘:
    p1 = Process(target=task)
    p1.start()  # 运行子进程
    p1.terminate()  # 杀死子进程
    print(p1.is_alive())  # 判断进程是否存活
    print(‘this is main processing‘)

"""
程序运行结果:
为什么在杀死子进程之后,任然显示子进程存活?
是因为,将杀死子进程的命令发送给操作系统之后,在操作系统还没杀死进程之前,
已经执行了进程是否存活这个命令,此时,系统还没杀死进程,那么肯定返回True,
在此处,只需要在杀死进程的下一行,让程序睡(暂停)一会儿,哪怕0.1秒,
都是可以正常显示False

True
this is main processing
"""
2.9 僵尸进程与孤儿继承
僵尸进程:
    子进程结束之后,不会立即释放pid等资源信息。
主进程释放子进程资源的两种情况:
    主进程正常死亡
    join方法

任何进程都会步入僵尸进程,当主进程不停的创建子进程的时候,会有害

孤儿进程:主进程意外死亡,在Linux中有一个init帮助回收孤儿进程资源
2.10 守护进程
from multiprocessing import Process
import time

def task(name):
    print(‘%s 活着‘ % name)
    time.sleep(3)
    print("%s 正常死亡" % name)

if __name__ == ‘__main__‘:
    
    p = Process(target=task, args=(‘李四总管‘,))
    p.daemon = True  # 必须在p.start开启进程命令之前声明
    p.start()
    print(‘somebody is going to die!‘)
2.11 互斥锁
from multiprocessing import Process, Lock
import json
import time
import random

def search(i):
    with open(‘info‘, ‘r‘, encoding=‘utf-8‘) as f:
        data = json.load(f)
    print((‘用户查询余票数:%s‘ % data.get(‘ticket‘)))

def buy(i):
    # 买票之前还得先查有没有票
    with open(‘info‘, ‘r‘, encoding=‘utf-8‘) as f:
        data = json.load(f)
    time.sleep(random.randint(1, 3))  # 模拟网络延迟
    if data.get(‘ticket‘) > 0:
        data[‘ticket‘] -= 1  # 买票
        with open(‘info‘, ‘w‘, encoding=‘utf-8‘) as f:
            json.dump(data, f)
        print(‘用户%s抢票成功‘ % i)
    else:
        print(‘用户%s查询余票为0‘ % i)

def run(i, mutex):
    search(i)
    mutex.acquire()  # 抢锁 一把锁不能同时被多个人使用,没有抢到的人,就一直等下去
    buy(i)
    mutex.release()  # 释放锁

if __name__ == ‘__main__‘:
    mutex = Lock()
    for i in range(10):
        p = Process(target=run, args=(i, mutex))
        p.start()

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