python大佬养成计划----进程、线程与多进程

进程与线程

很多同学都听说过，现代操作系统比如Mac OS X，UNIX，Linux，Windows等，都是支持“多任务”的操作系统。

什么叫“多任务”呢？简单地说，就是操作系统可以同时运行多个任务。打个比方，你一边在用浏览器上网，一边在听MP3，一边在用Word赶作业，这就是多任务，至少同时有3个任务正在运行。还有很多任务悄悄地在后台同时运行着，只是桌面上没有显示而已。

现在，多核CPU已经非常普及了，但是，即使过去的单核CPU，也可以执行多任务。由于CPU执行代码都是顺序执行的，那么，单核CPU是怎么执行多任务的呢？

答案就是操作系统轮流让各个任务交替执行，任务1执行0.01秒，切换到任务2，任务2执行0.01秒，再切换到任务3，执行0.01秒……这样反复执行下去。表面上看，每个任务都是交替执行的，但是，由于CPU的执行速度实在是太快了，我们感觉就像所有任务都在同时执行一样。

真正的并行执行多任务只能在多核CPU上实现，但是，由于任务数量远远多于CPU的核心数量，所以，操作系统也会自动把很多任务轮流调度到每个核心上执行。

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程（Process），比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开一个记事本就启动了一个记事本进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程，打开一个Word就启动了一个Word进程。
有些进程还不止同时干一件事，比如Word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。
由于每个进程至少要干一件事，所以，一个进程至少有一个线程。当然，像Word这种复杂的进程可以有多个线程，多个线程可以同时执行，多线程的执行方式和多进程是一样的，也是由操作系统在多个线程之间快速切换，让每个线程都短暂地交替运行，看起来就像同时执行一样。当然，真正地同时执行多线程需要多核CPU才可能实现。

我们前面编写的所有的Python程序，都是执行单任务的进程，也就是只有一个线程。
如果我们要同时执行多个任务怎么办？
有两种解决方案：
一种是启动多个进程，每个进程虽然只有一个线程，但多个进程可以一块执行多个任务。
还有一种方法是启动一个进程，在一个进程内启动多个线程，这样，多个线程也可以一块执行多个任务。
当然还有第三种方法，就是启动多个进程，每个进程再启动多个线程，这样同时执行的任务就更多了，当然这种模型更复杂，实际很少采用。
总结一下，多任务的实现方式有三种：

• 多进程模式
• 多线程模式
• 多进程+多线程模式

线程是最小的执行单元，而进程由至少一个线程组成。如何调度进程和线程，完全由操作系统决定，程序自己不能决定什么时候执行，执行多长时间。
多进程和多线程的程序涉及到同步、数据共享的问题，编写起来更复杂。

并行与并发

无论是并行还是并发,在用户看来都是同时运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已，
真正干活的是CPU，CPU来做这些任务，而一个cpu（单核）同一时刻只能执行一个任务。
并行：多个任务同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行，含有几个cpu，也就意味着在同一时刻可以执行几个任务。
并发：是伪并行，即看起来是同时运行的，实际上是单个CPU在多道程序之间来回的进行切换。

同步与异步

同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去。
异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进行处理，这样可以提高执行的效率。
打电话的过程就是同步通信，发短信时就是异步通信。

父进程与子进程

子进程创建后，父进程和子进程有各自不同的地址空间，多道技术要求物理层面实现进程之间内存的
隔离，任何一个进程在其地址空间的修改都不会影响到另外一个进程。
注意：子进程和父进程之间是可以有只读的共享的内存区域的。
进程与进程之间数据（资源）是隔离的，两个进程之间可以基于管道这种方式进行通信。在Unix当中，是含有进程层次的概念的，但是在windows当中，是没有进程层次的概念的，所有的进程都是地位相同的。
在Linux当中，每启动一个命令，都会启动一个进程。

python中线程特点

在其他语言当中，一个进程里面开启多个线程，每个线程都可以给一个cpu去使用，但是在
python当中，在同一时刻，一个进程当中只能有一个线程处于运行状态。
eg:在其他语言当中，比如我现在开启了一个进程，这个进程当中含有几个线程，如果我现在有多个cpu，每一个线程是可以对应相应的CPU的。
但是在python当中，如果我们现在开启了一个进程，这个进程里面对应多个线程，同一时刻只有一个线程可以处于运行状态。
对于其他语言而言，在多CPU系统中，为了最大限度的利用多核，可以开启多个线程。
但是Python中的多线程是利用不了多核优势的。