理論講解python多進程并發編程

一、什么是進程

進程：正在進行的一個過程或者說一個任務。而負責執行任務則是cpu。

二、進程與程序的區別

程序：僅僅是一堆代

進程：是指打開程序運行的過程

三、并發與并行

并發與并行是指cpu運行多個程序的方式

不管是并行與并發，在用戶看起來都是‘同時'運行的，他們都只是一個任務而已，正在干活的是cpu，而一個cpu只能執行一個任務。

并行就相當于有好多臺設備，可以同時供好多人使用。

而并發就相當于只有一臺設備，供幾個人輪流用，每個人用一會就換另一個人。

所以只有多個cpu才能實現并行，而一個cpu只能實現實現并發。

如上圖所示：

串行：執行完A，再執行B，再執行C

并行：同時執行ABC

并發：交替執行ABC

四、同步\異步

并發與并行是指cpu運行多個程序的方式，而同步和異步是指一個程序的執行過程

 同步：所謂同步，就是在發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不會返回。

按照這個定義，其實大部分函數都是同步調用，但是一般而言，我們說同步和異步的時候，

特指哪些需要其他部件協作或者需要一定時間完成的任務

異步：異步的概念和同步相對，當一個異步功能調用發出后，調用者不能立即得到結果

當該異步功能完成后，通過狀態。通知或回調來通知調用者。如果異步功能用狀態來通知，那么

調用者就需要每隔一定時間檢查一次，效率就回很低，如果使用通知的方式，效率就回很高，

因為異步功能幾乎不需要做額外的操作，至于回調函數，其實和通知沒太大區別。

五、阻塞\非阻塞

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）。

函數只有得到結果之后才會被阻塞的線程激活。

非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相對，指在不能立即得到結果之前也會立即返回，同時該函數不會阻塞當前線程

小結：同步與異步針對的是函數\任務的調用方式：同步就是當一個進程發起一個函數調用的時候，一直等到函數\任務完成，

而進程繼續處于激活狀態。而異步情況下是當一個進程發起一個函數|任務調用的時候，不會等函數返回，而繼續往下執行，

函數返回的時候通過狀態、通知、時間等方式通知進程任務完成

而阻塞和非阻塞是針對進程或者線程，阻塞是當請求不能滿足的時候就掛起，而非阻塞則不會阻塞當前的進程

六、進程的創建與終止（了解）

進程的創建：

但凡是硬件，都需要有操作系統去管理，只要有操作系統，就有進程的概念，就需要有創建進程的方式，一些操作系統只為一個應用程序設計，比如微波爐中的控制器，一旦啟動微波爐，所有的進程都已經存在。

而對于通用系統（跑很多應用程序），需要有系統運行過程中創建或撤銷進程的能力，主要分為4中形式創建新的進程

1. 系統初始化（查看進程linux中用ps命令，windows中用任務管理器，前臺進程負責與用戶交互，后臺運行的進程與用戶無關，運行在后臺并且只在需要時才喚醒的進程，稱為守護進程，如電子郵件、web頁面、新聞、打印）

2. 一個進程在運行過程中開啟了子進程（如nginx開啟多進程，os.fork,subprocess.Popen等）

3. 用戶的交互式請求，而創建一個新進程（如用戶雙擊暴風影音）

4. 一個批處理作業的初始化（只在大型機的批處理系統中應用）

無論哪一種，新進程的創建都是由一個已經存在的進程執行了一個用于創建進程的系統調用而創建的：

1. 在UNIX中該系統調用是：fork，fork會創建一個與父進程一模一樣的副本，二者有相同的存儲映像、同樣的環境字符串和同樣的打開文件（在shell解釋器進程中，執行一個命令就會創建一個子進程）

2. 在windows中該系統調用是：CreateProcess，CreateProcess既處理進程的創建，也負責把正確的程序裝入新進程。

關于創建的子進程，UNIX和windows

1.相同的是：進程創建后，父進程和子進程有各自不同的地址空間（多道技術要求物理層面實現進程之間內存的隔離），任何一個進程的在其地址空間中的修改都不會影響到另外一個進程。

2.不同的是：在UNIX中，子進程的初始地址空間是父進程的一個副本，提示：子進程和父進程是可以有只讀的共享內存區的。但是對于windows系統來說，從一開始父進程與子進程的地址空間就是不同的。

進程的終止：

1. 正常退出（自愿，如用戶點擊交互式頁面的叉號，或程序執行完畢調用發起系統調用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）

2. 出錯退出（自愿，python a.py中a.py不存在）

3. 嚴重錯誤（非自愿，執行非法指令，如引用不存在的內存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）

4. 被其他進程殺死（非自愿，如kill -9）

七、進程的層次結構

無論UNIX還是windows，進程只有一個父進程，不同的是：

1. 在UNIX中所有的進程，都是以init進程為根，組成樹形結構。父子進程共同組成一個進程組，這樣，當從鍵盤發出一個信號時，該信號被送給當前與鍵盤相關的進程組中的所有成員。

2. 在windows中，沒有進程層次的概念，所有的進程都是地位相同的，唯一類似于進程層次的暗示，是在創建進程時，父進程得到一個特別的令牌（稱為句柄）,該句柄可以用來控制子進程，但是父進程有權把該句柄傳給其他子進程，這樣就沒有層次了。

八、進程的狀態

其實在兩種情況下會導致一個進程在邏輯上不能運行，

1. 進程掛起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要讓出CPU讓其他進程去執行，這樣保證CPU一直在工作

2. 與進程無關，是操作系統層面，可能會因為一個進程占用時間過多，或者優先級等原因，而調用其他的進程去使用CPU。

因而一個進程由三種狀態