一、操作系统和多道技术

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1、操作系统
组成：操作系统的内核（用于硬件资源管理）和系统接口（为应用程序提供调用操作系统的接口）组成。

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

2、多道技术
空间上的复用：复用内存的空间
（1） 多个程序的代码都存入内存
（2） 内存空间是物理隔离的

时间上的复用：复用cpu的时间
cpu的切换条件：
（1） 任务运行时遇到IO阻塞 >>>提升效率
（2） 任务占用cpu的时间过长>>>降低效率

如果我们的核心目标是想让多个任务并发起来：那么无论是遇到IO还是没有遇到IO都应该让cpu在多个任务之间切换起来
如果我们的核心目标是想让多个任务的运行效率提升：我们应该只控制一个任务在遇到IO情况下切换到另外一个任务

二、进程和它的应用

进程就是一个正在执行的程序的过程，只有操作系统有进程这个概念。

程序的运行：

• 串行：多个任务依次运行，一个运行完毕再运行下一个
• 并行：多个任务是真的在同时运行，只有多个cpu才有并行的概念
• 并发：多个任务看起来是在同时运行

程序运行的三种状态：

• 运行态、就绪态、阻塞态
• 优化程序效率的核心法则：降低IO操作（硬盘IO、网络IO）

1、 multiprocessing模块

python中的多线程无法利用多核优势，如果想要充分地使用多核CPU的资源（os.cpu_count()查看），在python中大部分情况需要使用多进程。Python提供了multiprocessing。

multiprocessing模块用来开启子进程，并在子进程中执行我们定制的任务（比如函数），该模块与多线程模块threading的编程接口类似。

multiprocessing模块的功能众多：支持子进程、通信和共享数据、执行不同形式的同步，提供了Process、Queue、Pipe、Lock等组件。

需要再次强调的一点是：与线程不同，进程没有任何共享状态，进程修改的数据，改动仅限于该进程内。

2、Process类
用于创建进程
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

参数作用：
group参数未使用，值始终为None
target表示调用对象，即子进程要执行的任务
args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'yan',)
kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'yan','age':18}
name为子进程的名称

方法：

• p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run()

• 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

• 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

• p.is_alive():如果p仍然运行，返回True

• 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

属性介绍：

• p.daemon：默认值为False，如果设为True，代表p为后台运行的守护进程，当p的父进程终止时，p也随之终止，并且设定为True后，p不能创建自己的新进程，必须在p.start()之前设置

• p.name:进程的名称

• p.pid：进程的pid

• p.exitcode:进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束(了解即可)

• p.authkey:进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性，这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功（了解即可）

创建并开启子进程的两种方式：
方式一：

import time
import os
from multiprocessing import Process


def task(n, tag):
    print("%s is running" % tag)
    time.sleep(3)
    print("%s is done" % tag)


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task, args=(5, "子进程1"))
    p2 = Process(target=task, args=(3, "子进程2"))
    p3 = Process(target=task, args=(2, "子进程3"))
    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    print("主:%s。。。" % os.getpid())

方式二：

import time
import os
from multiprocessing import Process

class Myprocess(Process):
    def __init__(self,tag):
        super().__init__()
        self.tag = tag

    def run(self) -> None:
        print("%s is running" % self.tag)
        time.sleep(3)
        print("%s is done" % self.tag)




if __name__ == '__main__':
    p1 = Myprocess("进程1")
    p2 = Myprocess("进程2")
    p3 = Myprocess("进程3")
    p1.start()  # p1.run()
    p2.start()  # p2.run()
    p3.start()  # p3.run()
    print("主:%s。。。" % os.getpid())