Python进阶----计算机基础知识(操作系统多道技术),进程概念, 并发概念,并行概念,多进程实现

一丶进程基础知识

什么是程序:

程序就是一堆文件

什么是进程:

进程就是一个正在执行的文件/程序,是对各种资源管理的集合,

进程不具有执行的能力

每个应用是以一个整体的形式暴露给操作系统去管理,里面包含对各种资源的调用,内存的管理,网络接口的调用等等

进程被谁执行:

CPU最终运行你的程序,操作系统调用作用,将磁盘上的程序读取到内存中,然后交由CPU处理

CPU正在运行的一个程序,即:开启了一个进程

二丶操作系统

定义:

操作系统是存在于硬件和软件之间,管理/协调/调度软件与硬件的交互

作用:

一:将一些丑陋复杂的硬件操作封装成一个美丽的接口,给用户使用

二:合理的调度分配多个进程与cpu的关系,

三丶操作系统的发展史(多道技术)

历史:

第一代计算机:电子计算机

优点:独享,

缺点: 浪费资源,所有的程序都是串行

第二代计算机:磁带存储,批处理

优点:节省了程序员连接硬件的时间

缺点:不能独享计算机,不能再运行程序修改BUG,CPU还是串行

第三代计算机:集成电路,多道程序

阻塞:IO阻塞,recv,accept,read,input,write,sleep等

合并计算机类型:将科学计算,密集计算和归档,IO密集型计算机合并

优点:解决了时间和空间上的问题.提高计算机的运算效率和开发效率

缺点:数据隔离,不能独享

第四代计算机:超大规模的集成电路,微处理器

优点: 沿用至今,优点就是好.

多道技术:时间和空间上的复用

多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题

空间复用:内存可以加载多个进程,前期没有实现物理隔离.

时间复用: 操作系统可以调配cpu在不同的进程之间切换.雨露均沾.(遇到IO阻塞就会切换,一个进程的停留时间过长,就会切换.)

当cpu遇到IO就切换,提升效率

一个进程占用CPU时间过长也会切换,为了实现并发效果,反而会降低程序执行的效率

四丶进程介绍

进程与程序的区别

1.程序是永存的；进程是暂时的，是程序在数据集上的一次执行，有创建有撤销，存在是暂时的；

2.程序是静态的观念，进程是动态的观念；

3.进程具有并发性，而程序没有；

4.进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是。

5.进程和程序不是一一对应的：一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序；一个进程可以执行一个或几个程序

简单概念

串行:所有的进程都是CPU依次结局

并发:单个CPU, 当有多个线程在操作时，如果系统只有一个CPU，则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程，它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段，再将时间段分配给各个线程执行，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于挂起状。(多道技术,CPU会自动切换)

并行:当系统有一个以上CPU时，一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行。

阻塞:遇到IO就阻塞

非阻塞:没有IO

进程创建

定义:

进程之间是相互独里的,数据不共享.子进程是克隆父进程的数据

在python中,想要开启一个多进程必须是由主进程,开启子进程

进程的三个状态:

运行(running)态：进程占有处理器正在运行。

就绪(ready)态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。

等待(wait)态：又称为阻塞(blocked)态或睡眠(sleep)态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。

图片来自百度百科

区别:windows 和 Linux 创建进程

相同点:

原则:主进程开启子进程两个进程都有相互隔离的独立的空间,互不影响.

不同点:

linux: 子进程空间的初始数据完全是从主(父)进程copy一份.

windows: 子进程空间的初始数据完全是从主(父)进程copy一份,但是有所不同.

windows: 使用 CreateProcess, 创建进程

linux: 使用fork() 创建进程

五丶python并发编程之:多进程

使用函数开启多进程

# -*-coding:utf-8-*-

# Author:Ds

import  time

def task(name):

    print(f'{name} is runing')

    time.sleep(3)

    print('over')

if __name__ == '__main__':

    p=Process(target=task,args=('子进程',)) # 创建开启进程对象, target:指定函数名,args:接收元组参数

    p.start()

    print('in 主进程')

使用类开启多进程

# -*-coding:utf-8-*-

# Author:Ds

from multiprocessing import  Process

import  time

class MyProcess(Process):

    def __init__(self,name):

        super().__init__() # 执行父类的初始化方法,开启进程

        self.name=name

    def run(self) -> None:     # 开启新的进程要执行的方法

        print(f'{self.name} is runing')

        time.sleep(3)

        print('over')

if __name__ == '__main__':

    p=MyProcess('子进程') # 实例化自定义开启进程对象

    p.start()

    print('in 主进程')