Python 之进程学习笔记

进程（Process）

　　进程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。

　　在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。

　　进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。

引入进程原因

为了提高资源利用率和系统处理能力，现阶段计算机系统都是多道程序系统，即多道程序并发执行。
优化系统资源，方便计算机调度，避免系统运算紊乱。
进程是一种数据结构，能够清晰的刻画动态系统的内在规律，增加程序运行时的动态性。

进程特征

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。

结构组成：程序、数据和进程控制块

　　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。

进程与程序区别

程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。
程序是永久的，进程是暂时的。

并行

并行（Parallelism）

并行：指两个或两个以上事件（或线程）在同一时刻发生，是真正意义上的不同事件或线程在同一时刻，在不同CPU资源呢上（多核），同时执行。

特点

同一时刻发生，同时执行。
不存在像并发那样竞争，等待的概念。

并发

并发（Concurrency）

指一个物理CPU(也可以多个物理CPU) 在若干道程序（或线程）之间多路复用，并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。

特点

微观角度：所有的并发处理都有排队等候，唤醒，执行等这样的步骤，在微观上他们都是序列被处理的，如果是同一时刻到达的请求（或线程）也会根据优先级的不同，而先后进入队列排队等候执行。
宏观角度：多个几乎同时到达的请求（或线程）在宏观上看就像是同时在被处理。

进程调度

先来先服务调度法：按照先后顺序处理事件的一种算法。
短作业调度法：又称为短进程优先算法，能有效减少平均周转时间。
时间片轮转法：让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成比例，也就是需要将CPU的处理时间分成固定大小的时间片，如果一个进程在被调度选中之后用完了系统规定的时间片，但又未完成要求的任务，则它自行释放自己所占有的CPU而排到就绪队列的末尾，等待下一次调度。同时，进程调度程序又去调度当前就绪队列中的第一个进程。
多级反馈队列：多级反馈队列调度算法则不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。

进程状态介绍

状态描述

　　就绪(Ready)状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。

　　执行/运行（Running）状态：当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。

　　阻塞(Blocked)状态：正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。

同步/异步
　　同步（synchronous）：所谓同步就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务时，只有等待被依赖的任务完成后，依赖的任务才能算完成，这是一种可靠的任务序列。

简言之，要么成功都成功，失败都失败，两个任务的状态可以保持一致。

　　异步（asynchronous）：所谓异步是不需要等待被依赖的任务完成，只是通知被依赖的任务要完成什么工作，依赖的任务也立即执行，只要自己完成了整个任务就算完成了。至于被依赖的任务最终是否真正完成，依赖它的任务无法确定，所以它是不可靠的任务序列。

Python 进程操作

multiprocess.Process模块

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。

语法：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）。

注意：1. 必须使用关键字方式来指定参数；2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元祖形式，必须有逗号。

参数介绍：

group：参数未使用，默认值为None。

target：表示调用对象，即子进程要执行的任务。

args：表示调用的位置参数元祖。

kwargs：表示调用对象的字典。如kwargs = {'name':Jack, 'age':18}。

name：子进程名称。

Python_process属性方法介绍

start() 启动进程，调用进程中的run()方法。
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。
terminate() 强制终止进程，不会进行任何清理操作。如果该进程终止前，创建了子进程，那么该子进程在其强制结束后变为僵尸进程；如果该进程还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁。使用时，要注意。
is_alive() 判断某进程是否存活，存活返回True，否则False。
join([timeout]) 主线程等待子线程终止。timeout为可选择超时时间；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。
daemon 默认值为False，如果设置为True，代表该进程为后台守护进程；当该进程的父进程终止时，该进程也随之终止；并且设置为True后，该进程不能创建子进程，设置该属性必须在start()之前
name 进程名称。
pid 进程pid
exitcode 进程运行时为None，如果为-N，表示被信号N结束了。
authkey 进程身份验证，默认是由os.urandom()随机生成32字符的字符串。这个键的用途是设计涉及网络连接的底层进程间的通信提供安全性，这类连接只有在具有相同身份验证才能成功。

实例：

import os
from multiprocessing import Process
def Yux():
    print(os.getpid(), os.getppid(),88)     #20496 20404 88 ；子进程ID 与 父进程ID（此py文件进程ID）
    print("我是子进程")

if __name__=="__main__":
    print(os.getpid(),os.getppid())         #20404 18172 ；此py文件进程ID 与 pycharm-ID
    pi = Process(target=Yux)
    pi.start()      #在此程序里开启子进程

实例2（join 方法）：

import time
from multiprocessing import Process
 
 
def func_one(name):
    print("My name is", name)
    time.sleep(2)
    print("This is func_one")
 
 
def func_two(name):
    print("My name is", name)
    time.sleep(2)
    print("This is func_two")
 
 
if __name__ == '__main__':
    p_one = Process(target=func_one, args=("Jack",))
    p_two = Process(target=func_two, args=("Mick",))
    p_one.start()
    p_one.join()  # 主线程要等待func_one终止，才继续往下走
    p_two.start()

实例3（迭代处理进程的执行）：

import time
from multiprocessing import Process
 
 
def func_one(name):
    print("My name is", name)
    time.sleep(1)
 
 
def func_two(age):
    print("My age is", age)
    time.sleep(5)
 
 
if __name__ == '__main__':
    lst_one = []
    lst_two = []
    for i in range(5):
        p_one = Process(target=func_one, args=('Mike',))
        p_two = Process(target=func_two, args=(18,))
        p_one.start()
        p_two.start()
        lst_two.append(p_two)
    # [p_two.join() for p_two in lst_two]  # 父进程要等子进程结束
    print("End")

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