python進程、線程和併發

進程

1.是一個執行中的程序
2.每個進程都擁有自己的地址空間、內存、數據棧以及其他用於跟蹤執行的輔助數據
3.操作系統管理其上所有進程的執行，併爲這些進程合理地分配時間
4.進程也可通過派生（fork 或 spawn）新的進程來執行其他任務

線程

1. 在 同一個進程下執行，並共享相同的上下文
2. 一個進程中的各個線程與主線程共享同一片數據空間
3. 線程包括開始、執行順序和結束三部分
4. 它可以被搶佔（中斷）和臨時掛起（也稱爲睡眠）——讓步
5. 一般是以併發方式執行

併發

1. 等同於並行處理？
2. 是一種屬性——程序、算法或問題的屬性
3. 並行只是併發問題的可能方法之一
4. 如果兩個事件互不影響，則兩個事件是併發的

對多核的利用

1. 單核CPU系統中，不存在真正的併發
2. GIL——全局解釋器鎖
3. GIL只是強制在任何時候只有一個線程可以執行Python代碼
4. I/O密集型應用（對讀寫頻繁）與CPU密集型應用（運算量大）

GIL執行順序

1.設置GIL
2.切換進一個線程取運行
3.執行下面操作之一：
指定數量的字節碼指令
線程主動讓出控制權（可以調用time.sleep(0）來完成)
6. 把線程設置回睡眠狀態（切換出線程）
7. 解鎖GIL
8. 重複上述步驟

實現一個線程

1.用threading模塊代替thread
2.用threading.Thread創建線程
3.start()啓動線程
4.join()掛起線程

threading模塊對象

對象	描述
Thread	表示一個執行線程的對象
Lock	鎖原語對象（和thread模塊中的鎖一樣）
Rlock	可重入鎖對象，使單一線程可以（再次）獲得已持有的鎖（遞歸鎖）
Condition	條件變量對象，使得一個線程等待另一個線程滿足特定的“條件” ，比如改變狀態或某個數據值
Event	條件變量的通用版本，任意數量的線程等待某個事件的發生，在該事件發生後所有線程將被激活
Semaphore	爲線程間共享的有限資源提供了一個“計數器”
BoundedSemaphore	與Semaphore相似，不過它不允許超過初始值
Timer	與Thread相似，不過它要在運行前等待一段時間
Barrier	創建一個“障礙”，必須達到指定數量的線程後纔可以繼續

thread對象數據屬性

屬性	描述
name	線程名
ident	線程的標識符
daemon	布爾標誌，表示這個線程是否是守護線程

thread 對象方法

屬性	描述
_init_()	實例化一個線程對象，需要有一個可調用的target，以及其參數args或kwargs
start()	開始執行該線程
run()	定義線程功能的方法（通常在子類中被應用開發者重寫）
join(timeout=None)	直至啓動的線程終止之前一直掛起；除非給出了timeout(秒)，否則會一直阻塞
getName()	返回線程名
setName(name)	設定線程名
isAlivel / is_alive()	布爾標誌，表示這個線程是否還在存活
isDaemon()	如果是守護線程，則返回True，否則，返回False
setDaemon()	把線程的守護標誌設定爲布爾值daemonic(必須在線程start()之前調用)

```python  創建線程
import threading


def loop():
    """ 新的線程執行的代碼 """
    n = 0
    while n<5:
        print(n)
        now_thread = threading.current_thread()
        print('[loop]now thread name: {0}'.format(now_thread.name))
        n += 1
def use_thread():
    """ 使用線程來實現 """
    t = threading.Thread(target=loop, name='loop_thread1')
    # 啓動線程
    t.start()
    # 掛起線程
    t.join()
if __name__ == '__main__':
    use_thread()

```python  創建線程類
import threading


class LoopThread(threading.Thread):
    """ 自定義線程 """
    n = 0
    def run(self):
        while self.n < 5:
            print(self.n)
            now_thread = threading.current_thread()
            print('[loop]now thread name: {0}'.format(now_thread.name))
            self.n += 1

if __name__ == '__main__':
    # 當前正在執行的線程名稱
    now_thread = threading.current_thread()
    print('now thread name: {0}'.format(now_thread.name))
    t = LoopThread(name="loop_thread_oop")
    t.start()
    t.join()

鎖

Lock() 無法重複鎖
Rlock() 同一線程內，能重複鎖

線程的調度和優化

線程池

進程之間的通信

Queue

協程

協程就是協同多任務
協程在一個進程或者是一個線程中執行
不需要鎖機制
對多核cpu的利用——多進程+協程