8 并發編程

8.1 基礎知識

8.1.1 操作系統的定義

操作系統是存在于硬件與軟件之間，管理、協調、調度軟件與硬件的交互。

資源管理解決物理資源數量不足和合理分配資源這兩個問題，

通俗來說，操作系統可以分成兩部分功能：

? 一是將硬件資源接口的調用變得方便簡單；
? 二是合理調度應用程序對硬件資源的競態請求

8.1.2 進程

具有獨立功能的程序在某個數據集合上的一次運行活動，也是操作系統進行資源分配和保護的基本單位。

正在執行的文件或程序，而負責執行的主體使CPU。

8.1.3 進程與程序

? 程序可以說是一些文件或者代碼等指令的集合，程序不能單獨執行，只有把程序加載到內存中，系統為它分配資源之后才能執行，而程序的執行就叫線程，進程包括程序、數據集和進程控制三個模塊，是操作系統進行資源分配和保護的基本單位。

? 把一個程序在一個數據集上的依次執行稱為一個進程。程序是靜態的指令集合，而進程是動態的。

? 同一個程序同時執行兩次也是兩個進程。

8.1.4 并行與并發

并發：

? 一個處理器同時處理多個任務；由CPU的多道技術實現，是邏輯上的同時發生，微觀上仍是同一時刻只能執行一個任務，只不過CPU利用多道技術在多個任務鍵來回切換執行，而切換執行的時間差，我們無法察覺，宏觀上感覺是多個任務同時發生。

并行：

? 指在同一時刻，有多條指令在多個處理器上同時執行，物理上真正實現多任務同時執行。

多道技術：對單個CPU而言，空間上復用，內存中同時存入多道程序；時間復用，cpu在多個進程間快速切換(一是遇到io，二是執行一定的時間)，使每個進程各自運行一定的時間。

【重要概念】

? 串行：所有的進程由CPU一個一個的執行
? 并發：單個cpu同時執行多個進程(來回切換),看起來像是同時運行
? 并行：多個cpu真正的同時運行多個程序
? 阻塞：遇到IO(write input read sleep recv accept)才叫阻塞
? 非阻塞：沒有IO

8.1.5 同步/異步&阻塞/非阻塞(重要)

線程

進程是負責程序執行的執行單元，一個進程中至少有一個線程。

線程與進程的區別：

• 進程是資源分配和調度的獨立單元，線程是CPU調度的基本單位
• 同一個進程中可能有多個線程，這些線程共享進程的資源，每個線程并行執行不同的任務

同步

發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不返回

【常規用法】

• multiprocessing.Pool下的apply 發起同步調用命令后，一直等到任務結束
• concurrent.futures.ProcessPoolExecutor().submit(func,).result()
• concurrent.futures.ThreadPoolExecutor().submit(func,).result()

異步

與同步概念相對，當異步功能調用后，調用者沒有立即得到結果，而是等到異步功能完成后，通過狀態、通知或者回調函數來通知調用者

【常規用法】

• multiprocessing.Pool().apply_async() 發起異步調用，并不會等待任務結束，只是得到一個對象，該對象是可變的，最終變成執行結果
• concurrent.futures.ProcessPoolExecutor(3).submit(func,)
• concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(3).submit(func,)

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor import os,time,randomdef f():print(f"{os.getpid()} is runing")time.sleep(random.randint(1,3))return f"{os.getpid()} is done "if __name__ == '__main__':p = ProcessPoolExecutor(max_workers=4)l = []sta1 = time.time()for i in range(10):obj = p.submit(f) # 異步調用執行submitl.append(obj)print(f'take {time.time()-sta1} times') # 時間非常短time.sleep(4)sta2 = time.time()for j in l:print(j.result()) # 每一個result都是同步調用print(f'take {time.time() - sta2} times') # 總耗時時間比較長

阻塞

阻塞調用是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起，如遇到IO操作，調用函數只有在得到結果之后才會將阻塞的線程激活

非阻塞

與阻塞的概念相對，指在不能立即得到結果之前也會立刻返回，同時該函數不會阻塞當前線程，程序沒有遇到IO或者遇到IO后通過協程讓CPU去執行本線程里的其他任務，盡可能占用CPU

總結

? 同步和異步關注的是消息通信機制，說的是任務的發布與結果的回收；
? 阻塞和非阻塞關注的是進程在等待調用結果時的狀態，阻塞是當請求不能滿足的時候就將進程掛起，而非阻塞則不會阻塞當前進程

轉載于:https://www.cnblogs.com/jjzz1234/p/11233388.html

總結

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