day 30 1.操作系统原理 2. Process 模块学习

进程:

起源:进程的概念起源于操作系统，是操作系统最核心的概念，也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的。所以想要真正了解进程，必须事先了解操作系统.

　　什么是操作系统?

　　#一 操作系统的作用：
    　　1：隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口
    　　2：管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序

　　#二 多道技术： ※※※
　　    1.产生背景：针对单核，实现并发
　　    ps：
　　    现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术
　　    有4个cpu，运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞，会等到io结束再重新调度，会被调度到4个
　　    cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定。
　　
　　    2.空间上的复用：如内存中同时有多道程序
 　　   3.时间上的复用：复用一个cpu的时间片
     　　  强调：遇到io切，占用cpu时间过长也切，核心在于切之前将进程的状态保存下来，这样
      　　      才能保证下次切换回来时，能基于上次切走的位置继续运行

  什么是进程?　　进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，　　是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；　　在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。　　我们自己在python文件中写了一些代码，这叫做程序，运行这个python文件的时候，这叫做进程。　　　　　　　　　 进程的特征:　　　　动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。

　　并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
　　独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；
　　异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
　　结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
　　多个不同的进程可以包含相同的程序：一个程序在不同的数据集里就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执行过程中，程序不能发生改变。

进程的三种状态: 就绪<-->运行-->阻塞-->就绪

同步\异步\阻塞\非阻塞（重点）

multiprocess模块

1.process模块介绍

　　process模块是一个创建进程的模块，借助这个模块，就可以完成进程的创建

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由该类实例化得到的对象，表示一个子进程中的任务（尚未启动）

强调：
1. 需要使用关键字的方式来指定参数
2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元组形式，必须有逗号

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代码示范:

#当前文件名称为test.py# from multiprocessing import Process
#
# def func():
#     print(12345)
#
# if __name__ == '__main__': #windows 下才需要写这个，这和系统创建进程的机制有关系，不用深究，记着windows下要写就好啦
#     #首先我运行当前这个test.py文件，运行这个文件的程序，那么就产生了进程，这个进程我们称为主进程
#
#     p = Process(target=func,) #将函数注册到一个进程中，p是一个进程对象，此时还没有启动进程，只是创建了一个进程对象。并且func是不加括号的，因为加上括号这个函数就直接运行了对吧。
#     p.start() #告诉操作系统，给我开启一个进程，func这个函数就被我们新开的这个进程执行了，而这个进程是我主进程运行过程中创建出来的，所以称这个新创建的进程为主进程的子进程，而主进程又可以称为这个新进程的父进程。　　　　　　　　　 #而这个子进程中执行的程序，相当于将现在这个test.py文件中的程序copy到一个你看不到的python文件中去执行了，就相当于当前这个文件，被另外一个py文件import过去并执行了。　　　　　　　　　 #start并不是直接就去执行了，我们知道进程有三个状态，进程会进入进程的三个状态，就绪，（被调度，也就是时间片切换到它的时候）执行，阻塞，并且在这个三个状态之间不断的转换，等待cpu执行时间片到了。
#     print('*' * 10) #这是主进程的程序，上面开启的子进程的程序是和主进程的程序同时运行的，我们称为异步

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上面说了，我们通过主进程创建的子进程是异步执行的，那么我们就验证一下，并且看一下子进程和主进程(也就是父进程)的ID号（讲一下pid和ppid，使用pycharm举例），来看看是否是父子关系。

import time
import os

#os.getpid()  获取自己进程的ID号
#os.getppid() 获取自己进程的父进程的ID号

from multiprocessing import Process

def func():
    print('aaaa')
    time.sleep(1)
    print('子进程>>',os.getpid())
    print('该子进程的父进程>>',os.getppid())
    print(12345)

if __name__ == '__main__':
    #首先我运行当前这个文件，运行的这个文件的程序，那么就产生了主进程

    p = Process(target=func,)
    p.start()
    print('*' * 10)
    print('父进程>>',os.getpid())
    print('父进程的父进程>>',os.getppid())

#加上time和进程号给大家看一看结果：
#********** 首先打印出来了出进程的程序，然后打印的是子进程的，也就是子进程是异步执行的，相当于主进程和子进程同时运行着，如果是同步的话，我们先执行的是func()，然后再打印主进程最后的10个*号。
#父进程>> 3308
#父进程的父进程>> 5916 #我运行的test.py文件的父进程号，它是pycharm的进程号，看下面的截图

#aaaa
#子进程>> 4536
#该子进程的父进程>> 3308 #是我主进程的ID号，说明主进程为它的父进程

#12345

---------------------------------------------------------------------打开windows下的任务管理器，看pycharm的pid进程号，是我们上面运行的test.py这个文件主进程的父进程号：

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给要执行的函数传参数：

def func(x,y):
    print(x)
    time.sleep(1)
    print(y)

if __name__ == '__main__':

    p = Process(target=func,args=('姑娘','来玩啊！'))#这是func需要接收的参数的传送方式。
    p.start()
    print('父进程执行结束！')

#执行结果：
父进程执行结束！
姑娘
来玩啊！

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Process类中各方法的介绍：

1 p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run()
2 p.run():进程启动时运行的方法，正是它去调用target指定的函数，我们自定义类的类中一定要实现该方法
3 p.terminate():强制终止进程p，不会进行任何清理操作，如果p创建了子进程，该子进程就成了僵尸进程，使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁
4 p.is_alive():如果p仍然运行，返回True
5 p.join([timeout]):主线程等待p终止（强调：是主线程处于等的状态，而p是处于运行的状态）。timeout是可选的超时时间，需要强调的是，p.join只能join住start开启的进程，而不能join住run开启的进程  

-------------------------------------------join方法的例子：

def func(x,y):
    print(x)
    time.sleep(1)
    print(y)

if __name__ == '__main__':

    p = Process(target=func,args=('姑娘','来玩啊！'))
    p.start()
    print('我这里是异步的啊！')  #这里相对于子进程还是异步的
    p.join()  #只有在join的地方才会阻塞住，将子进程和主进程之间的异步改为同步
    print('父进程执行结束！')

#打印结果：
我这里是异步的啊！
姑娘
来玩啊！
父进程执行结束！

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怎么样开启多个进程呢？for循环。并且我有个需求就是说，所有的子进程异步执行，然后所有的子进程全部执行完之后，我再执行主进程，怎么搞？

#下面的注释按照编号去看，别忘啦！
import time
import os
from multiprocessing import Process

def func(x,y):
    print(x)
    # time.sleep(1) #进程切换：如果没有这个时间间隔，那么你会发现func执行结果是打印一个x然后一个y，再打印一个x一个y，不会出现打印多个x然后打印y的情况，因为两个打印距离太近了而且执行的也非常快，但是如果你这段程序运行慢的话，你就会发现进程之间的切换了。
    print(y)

if __name__ == '__main__':

    p_list= []
    for i in range(10):
        p = Process(target=func,args=('姑娘%s'%i,'来玩啊！'))
        p_list.append(p)
        p.start()

    [ap.join() for ap in p_list] #4、这是解决办法，前提是我们的子进程全部都已经去执行了，那么我在一次给所有正在执行的子进程加上join，那么主进程就需要等着所有子进程执行结束才会继续执行自己的程序了，并且保障了所有子进程是异步执行的。

        # p.join() #1、如果加到for循环里面，那么所有子进程包括父进程就全部变为同步了，因为for循环也是主进程的，循环第一次的时候，一个进程去执行了，然后这个进程就join住了，那么for循环就不会继续执行了，等着第一个子进程执行结束才会继续执行for循环去创建第二个子进程。
        #2、如果我不想这样的，也就是我想所有的子进程是异步的，然后所有的子进程执行完了再执行主进程
    #p.join() #3、如果这样写的话，多次运行之后，你会发现会出现主进程的程序比一些子进程先执行完，因为我们p.join()是对最后一个子进程进行了join，也就是说如果这最后一个子进程先于其他子进程执行完，那么主进程就会去执行，而此时如果还有一些子进程没有执行完，而主进程执行
　　　　　　　　 #完了，那么就会先打印主进程的内容了，这个cpu调度进程的机制有关系，因为我们的电脑可能只有4个cpu，我的子进程加上住进程有11个，虽然我for循环是按顺序起进程的，但是操作系统一定会按照顺序给你执行你的进程吗，答案是不会的，操作系统会按照自己的算法来分配进
              #程给cpu去执行，这里也解释了我们打印出来的子进程中的内容也是没有固定顺序的原因，因为打印结果也需要调用cpu，可以理解成进程在争抢cpu，如果同学你想问这是什么算法，这就要去研究操作系统啦。那我们的想所有子进程异步执行，然后再执行主进程的这个需求怎么解决啊
    print('不要钱~~~~~~~~~~~~~~~~！')

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-------------------------------------进程的创建第二种方法（继承）

class MyProcess(Process): #自己写一个类，继承Process类
    #我们通过init方法可以传参数，如果只写一个run方法，那么没法传参数，因为创建对象的是传参就是在init方法里面，面向对象的时候，我们是不是学过
    def __init__(self,person):
        super().__init__()
        self.person=person
    def run(self):
        print(os.getpid())
        print(self.pid)
        print(self.pid)
        print('%s 正在和女主播聊天' %self.person)
    # def start(self):
    #     #如果你非要写一个start方法，可以这样写，并且在run方法前后，可以写一些其他的逻辑
    #     self.run()
if __name__ == '__main__':
    p1=MyProcess('Jedan')
    p2=MyProcess('太白')
    p3=MyProcess('alexDSB')

    p1.start() #start内部会自动调用run方法
    p2.start()
    # p2.run()
    p3.start()

    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()

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进程之间的数据是隔离的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!