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并发编程

时间:2019-05-04 20:09:27      阅读:202      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:ping   输出   send   exec   解释器   pipe   get   可见   执行   

并发编程

操作系统的进化

  1. 传统的纸带输入
  2. 磁带的存储降低了输入输出数据占用的时间,提高了CPU的利用率
  3. 多道操作系统的出现:提高了CPU的利用率,单纯的切换会浪费时间

a)      一台计算机上同时可以出现多个任务

b)      能够将多个任务所使用的资源隔离开

c)      当一个任务遇到输入输出工作的时候能够让另一个任务使用CPU去计算

  1. 分时操作系统:降低了CPU的利用率,提高了用户的体验。

       时间片轮转

  1. 实时操作系统(实时的处理任务)
  2. 网络操作系统
  3. 分布式操作系统(多任务分给子系统处理)

并发和并行

       并发:多个程序交替在同一个CPU上被计算

       并行:多个程序同时在多个CPU上被计算

阻塞与非阻塞

       CPU是否在工作

异步和同步

       异步:发布一个任务,不等待这个任务的结果就继续执行任务

       同步:发布一个任务,等待获取这个任务的结果之后才继续执行任务

进程和线程

    进程(是计算机中资源分配的最小单位。)

进程就是运行中的程序,每个进程在计算机中都有一个唯一的进程id,为PID

进程三状态(就绪、运行、阻塞)

 技术图片

 

         进程的调度

  1. 先来先服务
  2. 短作业优先
  3. 分时/多道
  4. 多级反馈队列

进程的终止

  1. 正常退出
  2. 出错退出
  3. 严重错误
  4. 被其他进程杀死

 

线程(是计算机中能够被CPU调度的最小单位)

       是进程中的一个单位,它不独立存在

TCP协议的socketserver并发效果(可以同时开多个客户端)

import socketserver

socket是socketserve的底层模块

socketserver的网络连接这个操作是调用socket模块实现的

import socketserver

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):

       def handle(self):

              conn=self.request

              print(conn)

server = socketserver.ThreadingTCPServer((127.0.0.1, 9999), Myserver)

server.serve_forever()

 

并发编程之多进程

开启进程的两种方式

multiprocessing模块

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。

Process进程类(达到异步传输的作用)

示例:

import time

from multiprocessing import Process

 

def func(a,b,c):

    time.sleep(1)

    print(a,b,c)

 

if __name__ == __main__:

    Process(target=func,args=(1,2,3)).start()        #这里的target是目标的意思,固定搭配

    Process(target=func,args=(2,3,4)).start()        #所有的Process()都是子进程,子进程都放在if下。

Process(target=func,args=(3,4,5)).start()

 

需要注意:args是传值,若只传一个值时,必须为元组形式。

p.start() #P是一个进程操作

p.terminate() 终止进程

p.is_alive() 进程是否存活

join(阻塞,直到P对应的进程结束后才结束阻塞-对子进程同步管理的方法)

示例:

import time

import random

from multiprocessing import Process

 

def send_mail(name):

    time.sleep(random.uniform(1,3))

    print(已经给%s发送邮件完毕%name)

 

if __name__ == __main__:

    lst = [alex,yuan,宝元,太白]

    p = Process(target=send_mail, args=(alex,))

    p.start()

    p.join()   # 阻塞,直到p对应的进程结束之后才结束阻塞

    print(所有的信息都发送完毕了)

 

守护进程(p.daemon=True)

守护进程是一个子进程,守护的是主进程。

结束条件:主进程的代码结束,守护进程也结束

import time

from multiprocessing import Process

def func():

    for i in range(20):

        time.sleep(0.5)

        print(in func)

 

def func2():

    print(start : func2)

    time.sleep(5)

    print(end : func2)

 

if __name__ == __main__:

    p = Process(target=func)

    p.daemon = True   # 表示设置p为一个守护进程

    p.start()

    p2 =Process(target=func2)

    p2.start()

    print(in main)

    time.sleep(3)

    print(finished)

p2.join()

 

锁(with lock:)

import lock

lock=Lock()

lock.acquire()

内容

lock.release()

with lock:

       内容

推荐用with lock,可以自动异常处理。

牺牲了效率,保证了数据安全

锁的应用:

       当多个进程需要操作同一个文件/数据库的时候,会产生数据不安全,我们应该使用锁来避免多个进程同时修改一个文件

队列(实现多个进程间的数据交互和通信(IPC))

from multiprocessing import Queue  # 可以完成进程之间通信的特殊的队列

# from queue import Queue    # 不能完成进程之间的通信

from multiprocessing import Queue,Process

 

def son(q):

    print(-->,q.get())

 

if __name__ == __main__:

    q = Queue()

    Process(target=son,args=(q,)).start()

q.put(wahaha)

 

线程

  1. 轻型进程,轻量级的进程
  2. 在同一个进程中的多个线程是可以共享一部分数据的
  3. 线程的开启、销毁、切换都比进程要高效很多
  4. 4.      python当中的多线程不能访问多个CPU,但是线程本身可以同时访问多个CPU:Cpython解释器,有一个GIL

threading模块

现有threading模块,后有multiprocessing模块,后者完全模仿前者,并且实现了池的功能concurrent.futures

import os

import time

from threading import Thread

 

def func():

    time.sleep(1)

    print(in func,os.getpid())

 

print(in main,os.getpid())

for i in range(20):

    # func()

    Thread(target=func).start()

 

线程中的其他方法

from threading import active_count       返回当前有多少个正在工作的线程

print(active_count())

 

from threading import enumerate,Thread

def func():

    print(in son thread)

 

Thread(target=func).start()

print(enumerate())      返回一个存储着所有存活线程对象的列表

 

线程没有terminate,不能强制结束,必须等所有的子线程结束后结束

守护线程

  1. 主线程会等待子线程结束才结束
  2. 守护线程会随着主线程的结束而结束
  3. 守护线程会守护主线程和所有的子线程
  4. 进程会随着主线程的结束而结束
import time

from threading import Thread

 

def daemon_func():

    while True:

        time.sleep(0.5)

        print(守护线程)

 

def son_func():

    print(start son)

    time.sleep(5)

    print(end son)

 

t = Thread(target=daemon_func)

t.daemon = True 设置守护

t.start()

Thread(target=son_func).start()

time.sleep(3)

print(主线程结束)

 

线程中的锁

数据不安全问题

在线程中也是会出现数据不安全问题(1.对全局变量进行修改 2.对某个值+= -= *= /*)

只能通过加锁来解决

递归锁

from threading import Rlock,Thread

可以连续加锁

池(帮助利用多核,批量处理任务)

进程池

好处:控制进程的数量,节省资源的开销

示例:

import os

import time

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor 线程池

# def make(i):

#     time.sleep(1)

#     print(‘%s 制作螺丝%s‘%(os.getpid(),i))

#     return i**2

#

# if __name__ == ‘__main__‘:

#     p = ProcessPoolExecutor(4)   # 创建一个进程池

    # for i in range(100):

    #     p.submit(make,i)   # 向进程池中提交任务

    # p.shutdown()  # 阻塞 直到池中的任务都完成为止

    # print(‘所有的螺丝都制作完了‘)

    # p.map(make,range(100)) # submit的简便用法

 

    # 接收返回值

    # ret_l = []

    # for i in range(100):

    #     ret = p.submit(make,i)

    #     ret_l.append(ret)

    # for r in ret_l:

    #     print(r.result())

 

    # ret = p.map(make, range(100))

    # for i in ret:

#     print(i)import os

import time

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor 线程池

# def make(i):

#     time.sleep(1)

#     print(‘%s 制作螺丝%s‘%(os.getpid(),i))

#     return i**2

#

# if __name__ == ‘__main__‘:

#     p = ProcessPoolExecutor(4)   # 创建一个进程池

    # for i in range(100):

    #     p.submit(make,i)   # 向进程池中提交任务

    # p.shutdown()  # 阻塞 直到池中的任务都完成为止

    # print(‘所有的螺丝都制作完了‘)

    # p.map(make,range(100)) # submit的简便用法

 

    # 接收返回值

    # ret_l = []

    # for i in range(100):

    #     ret = p.submit(make,i)

    #     ret_l.append(ret)

    # for r in ret_l:

    #     print(r.result())

 

    # ret = p.map(make, range(100))

    # for i in ret:

#     print(i)

 

线程池

from urllib.request import urlopen

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,ProcessPoolExecutor

 

def get_html(name,addr):

    ret = urlopen(addr)

    return {name:name,content:ret.read()}

 

def parser_page(ret_obj):

    dic = ret_obj.result()

    with open(dic[name]+.html,wb) as f:

        f.write(dic[content])

 

url_lst = {

    name:url,

name:url,

name:url,

name:url,

name:url,

}

 

t = ThreadPoolExecutor(20)

for url in url_lst:

    task = t.submit(get_html,url,url_lst[url])

    task.add_done_callback(parser_page)

 

协程(第三方模块greenlet、gevent(推荐使用))

是一个比线程还小的单位

协程不是操作系统可见的,是用户级别的,是代码控制切换的。

特点:从python代码级别的,完成代码在多个函数之间的切换。

协程(本质是一条线程,操作系统不可见)

是有程序员操作的,而不是由操作系统调度的

多个协程的本质是一条线程,所以多个协程不能利用多核

出现的意义 : 多个任务中的IO时间可以共享,当执行一个任务遇到IO操作的时候,

      可以将程序切换到另一个任务中继续执行

      在有限的线程中,实现任务的并发,节省了调用操作系统创建\销毁线程的时间

      并且协程的切换效率比线程的切换效率要高

      协程执行多个任务能够让线程少陷入阻塞,让线程看起来很忙

      线程陷入阻塞的次数越少,那么能够抢占CPU资源就越多,你的程序效率看起来就越高

 

      1.开销变小了

      2.效率变高了

示例:

协程模块 帮助我们更加简单的进行函数之间的切换

gevent模块(遇到IO操作自动切换)

import time

import gevent

 

def eat():    # 协程任务 协程函数

    print(start eating)

    gevent.sleep(1)

    print(end eating)

 

def sleep():  # 协程任务 协程函数

    print(start sleeping)

    gevent.sleep(1)

    print(end sleeping)

 

g1 = gevent.spawn(eat)

g2 = gevent.spawn(sleep)

# g1.join()   # 阻塞,直到g1任务执行完毕

# g2.join()   # 阻塞,直到g2任务执行完毕

gevent.joinall([g1,g2]) #合并上面两句

 

用了monkey.patch_all()之后,把所有导入的打成一个包,全部能使用。就可以不用上面的gevent.sleep(1).

from gevent import monkey

monkey.patch_all()

import time

import gevent

 

def eat():    # 协程任务 协程函数

    print(start eating)

    time.sleep(1)

    print(end eating)

 

def sleep():  # 协程任务 协程函数

    print(start sleeping)

    time.sleep(1)

    print(end sleeping)

 

g1 = gevent.spawn(eat)   # 创建协程

g2 = gevent.spawn(sleep)

gevent.joinall([g1,g2])  # 阻塞 直到协程任务结束

 

 

并发编程

标签:ping   输出   send   exec   解释器   pipe   get   可见   执行   

原文地址:https://www.cnblogs.com/1oo88/p/10809517.html

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