进程和线程

川长思鸟来 2021-10-30 05:08 425阅读 0赞

***进程和线程***

### 概念
    进程就是操作系统中执行的一个程序，操作系统以进程为单位分配存储空间，每个进程都有自己的地址空间、
    数据栈以及其他用于跟踪进程执行的辅助数据，操作系统管理所有进程的执行，为它们合理的分配资源。进程可以通
    过fork或spawn的方式来创建新的进程来执行其他的任务，不过新的进程也有自己独立的内存空间，因此必须通过进程
    间通信机制（IPC，Inter-Process Communication）来实现数据共享，具体的方式包括管道、信号、套接字、共享内存
    区等。
    
    Python既支持多进程又支持多线程，因此使用Python实现并发编程主要有3种方式：多进程、多线程、多进程+多线程。

***Python中的多进程***

Unix和Linux操作系统上提供了`fork()`系统调用来创建进程，调用`fork()`函数的是父进程，创建出的是子进程，子进程
    是父进程的一个拷贝，但是子进程拥有自己的PID。`fork()`函数非常特殊它会返回两次，父进程中可以通过`fork()`函数
    的返回值得到子进程的PID，而子进程中的返回值永远都是0。Python的os模块提供了`fork()`函数。由于Windows系统
    没有`fork()`调用，因此要实现跨平台的多进程编程，可以使用multiprocessing模块的`Process`类来创建子进程，而且
    该模块还提供了更高级的封装，例如批量启动进程的进程池（`Pool`）、用于进程间通信的队列（`Queue`）和管道
    （`Pipe`）等。

from random import randint
    from time import time, sleep
    
    
    def download_task(filename):
        print('开始下载%s...' % filename)
        time_to_download = randint(5, 10)
        sleep(time_to_download)
        print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
    
    
    def main():
        start = time()
        download_task('Python从入门到住院.pdf')
        download_task('Peking Hot.avi')
        end = time()
        print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()
    
    ------------------------------------------------------------------------------------
    
    from multiprocessing import Process
    from os import getpid
    from random import randint
    from time import time, sleep
    
    
    def download_task(filename):
        print('启动下载进程，进程号[%d].' % getpid())
        print('开始下载%s...' % filename)
        time_to_download = randint(5, 10)
        sleep(time_to_download)
        print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
    
        
    def main():
        start = time()
        p1 = Process(target=download_task, args=('Python从入门到住院.pdf', ))
        p1.start()
        p2 = Process(target=download_task, args=('Peking Hot.avi', ))
        p2.start()
        p1.join()
        p2.join()
        end = time()
        print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()
     在上面的代码中，我们通过`Process`类创建了进程对象，通过`target`参数我们
    传入一个函数来表示进程启动后要执行的代码，后面的`args`是一个元组，它代表了传递
    给函数的参数。`Process`对象的`start`方法用来启动进程，而`join`方法表示等待
    进程执行结束。运行上面的代码可以明显发现两个下载任务“同时”启动了，而且程序的执
    行时间将大大缩短。

在Python早期的版本中就引入了thread模块（现在名为\_thread）来实现多线程编程，然而该模块过于底层，而且很多功能都没有提供，因此目前的多线程开发我们推荐使用threading模块，该模块对多线程编程提供了更好的面向对象的封装

from random import randint
    from threading import Thread
    from time import time, sleep
    
    
    def download(filename):
        print('开始下载%s...' % filename)
        time_to_download = randint(5, 10)
        sleep(time_to_download)
        print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
    
    
    def main():
        start = time()
        t1 = Thread(target=download, args=('Python从入门到住院.pdf',))
        t1.start()
        t2 = Thread(target=download, args=('Peking Hot.avi',))
        t2.start()
        t1.join()
        t2.join()
        end = time()
        print('总共耗费了%.3f秒' % (end - start))
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()

我们可以直接使用threading模块的`Thread`类来创建线程，但是我们之前讲过一个非常重要的概念叫“继承”，我们可以从已有的类创建新类，因此也可以通过继承`Thread`类的方式来创建自定义的线程类，然后再创建线程对象并启动线程。代码如下所示

from random import randint
    from threading import Thread
    from time import time, sleep
    
    
    class DownloadTask(Thread):
    
        def __init__(self, filename):
            super().__init__()
            self._filename = filename
    
        def run(self):
            print('开始下载%s...' % self._filename)
            time_to_download = randint(5, 10)
            sleep(time_to_download)
            print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (self._filename, time_to_download))
    
    
    def main():
        start = time()
        t1 = DownloadTask('Python从入门到住院.pdf')
        t1.start()
        t2 = DownloadTask('Peking Hot.avi')
        t2.start()
        t1.join()
        t2.join()
        end = time()
        print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()