多任务编程

利用多进程与多线程提高程序运行效率（充分利用cpu多核资源，同时处理多个应用程序任务)

进程  process

理论：

定义：程序在计算机中的一次运行

• 程序是一个可执行的文件，占有磁盘
• 进程是一个动态过程的描述，占有内存资源，有一定的生命周期

系统如何产生一个进程？

• 用户调用命令发起请求（命令窗口输入命令）
• 用户调用程序接口（点击图标这个过程）
• 系统接收用户请求，开始创建进程（点开图标后系统该干的事）
• 系统将创建的进程提供用户使用（点开图标后系统该干的事）
• 系统调配计算机资源，确定进程状态等（开机或点开图标后系统该干的事）

进程基本概念：

• cpu时间片：一个进程占有cpu内核说明这个进程在cpu时间片上
• pcb（进程控制块）：用于存放进程的基本信息，用于系统查找并识别进程，存放在内存中
• 进程id（pid）：系统为每一个进程分配一个大于0的整数，作为进程id，每个进程id不重复
• 父子进程：系统中每一个进程（除了系统初始化进程）都有唯一的父进程，可以有多个子进程，父子进程关系便于进程管理
• 进程状态       1.就绪态：等待分配cpu，进程具备执行条件        2.运行态：进程占有cpu时间片       3等待态：让出cpu，停止运行       4.新建：创建一个进程，获取资源        5.终止：进程结束，释放资源
• 进程的运行状态：1.多进程可以跟充分使用计算机多核资源  2.进程之间的运行互不影响，互相独立  3.每个进程拥有独立的空间，各子使用自己空间资源

基于fork的多进程编程

fork的使用

pid = os.fork()
'''
 功能：获取进程的pid值
返回值：成功会在原有进程返回新进程的pid新进程返回0，失败会返回一个负数
'''

注意：

• 子进程会复制父进程全部内存空间，从fork下一句代码开始执行
• 父子进程各自独立运行，运行不一定有顺序
• 利用父子进程fork返回值的区别，配合if让父子进程执行不同的内容，但还是固定的搭配
• 父子进程有各自特有特征
• 父进程fork之前开辟的空间子进程同样拥有，但对各自空间的操作互不影响

进程相关函数

os.getpid()
'''
功能：获取一个进程的pid
返回值：返回当前进程的pid
'''
os.getppid()
'''
功能：获取父进程的pid
返回值：返回父进程的pid
'''
os._exit(status)
'''
功能：结束一个进程
参数：进程的终止状态
'''
sys.exit([status])
'''
功能：推出进程
参数：整数，表示推出状态
字符串：表示推出时打印内容
'''

孤儿与僵尸

孤儿：父进程比子进程退出的更早，子进程变成孤儿进程，孤儿进程被系统进程收养，系统进程变成父进程，孤儿进程会自动推出系统进程

僵尸：子进程比父进程退出的跟早，父进程没有处理子进程的退出状态，此时的子进程为僵尸进程，僵尸进程会残留部分pcbzai内存中，浪费内存

避免僵尸进程：

• wait函数

pid, status = os.wait()
'''
功能：在父进程中阻塞等待处理僵尸进程
返回值：pid  推出的子进程的pid
              status  子进程是否退出
'''

• 二级子进程

1. 父进程创建子进程，等待回收
2. 子进程创建二级子进程后退出
3. 二级子进程为孤儿，和父进程一起执行

• 通过信号处理子进程退出

import singal
singal.singal(singal.SIGCHLD,singal.SIG_IGN)
'''
原理：子进程退出时会发信号给父进程，如果父进程忽略子进程信号，系统会自动处理子进程
特点：不会影响父进程运行，可以处理所有子程序退出
'''

multprocessing模块创建进程

进程创建

'''基本接口'''
Process()
'''
功能：创建进程对象
参数：target绑定要执行的目标函数，args元组用于给target函数位置传参，kwargs字典，给target函数键值传参
'''
p.join([timeout])
'''
功能：阻塞等待回收进程
参数：超时时间
'''
p.start()
'''
功能：启动进程，此时target绑定函数开始执行，此函数作为子程序执行内容，此时进程正真被创建
'''

• 流程：

1. 将子进程执行的事件封装为函数
2. 通过模块的Process类创建进程对象，关联函数
3. 通过进程对象调用start启动进程
4. 通过进程对象调用join回收进程

p.name            //进程名
p.pid            //对应子进程的pid号
p.is_alive()    //查看子进程是否在生命周期
p.daemon       //设置父子进程的退出关系

'''
如果设置为True则子进程会随父进程的退出而结束
要求必须在start()前设置
如果deamon设置成True 通常就不会使用join()
'''

• 注意：

1. 使用mutiprocess创建进程同样是子进程复制父进程空间代码段，父子进程运行互不影响
2. 子进程只运行target绑定的函数部分，其余内容均是父进程执行内容
3. mutiprocessing中父进程往往只用来创建子进程回收子进程，具体事件由子进程完成
4. mutiprocessing创建的子进程中无法使用标准输入

自定义进程类

1创建步骤：继承process类，重写_init_函数添加自己的属性，使用super()添加父类属性，重写run()方法

2使用方法：实例化对象，调用start自动执行run方法，调用join回收线程

进程池实现

1必要性

• 进程的创建和销毁过程消耗资源较多
• 当任务量众多，每个任务在很短时间内完成时，需要频繁的创建与销毁进程，此时计算机压力较大
  

2原理：创建一定数量的进程来处理事件，事件处理完后，进程继续处理其他事件，直到所有事件都处理完毕统一销毁

from multiprocessing import Pool
Pool(processes)
'''
功能：创建进程池对象
参数：指定进程数量，默认根据系统自动判定
'''
pool.apply_async(func,args,kwds)
'''
功能：使用进程池执行func事件
参数：func 事件函数，args元组 给func按位置传参，kwds字典 给func按照键值传参
返回值：返回函数事件对象
'''
pool.close()
'''
功能：关闭进程池
'''
pool.join()
'''
功能：回收进程池中进程
'''