并发编程.多道技术，进程理论、如何创建进程

一、UDP代码编写（了解）

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  udp是无链接的，先启动哪一端都不会报错

  
  

import socket
udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # UDP协议
udp_sk.bind(('127.0.0.1',9000)) # 绑定地址
msg,addr = udp_sk.recvfrom(1024)
udp_sk.sendto(b'hi',addr)
udp_sk.close()
import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
udp_sk=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
udp_sk.sendto(b'hello',ip_port)
back_msg,addr=udp_sk.recvfrom(1024)
print(back_msg.decode('utf-8'),addr)
"""
时间服务器的实现原理
1.内部小电容供电
2.远程时间同步
"""


TCP协议与UDP协议的区别

• UDP的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠


• TCP的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。

二、操作系统的发展史（了解）

"""学习并发编程其实就是在学习操作系统的发展史(底层逻辑)"""
1.穿孔卡片时代
CPU的利用率极低
2.联机批处理系统
将多个程序员的程序一次性录入磁带中 之后交由输入机输入并由CPU执行
3.脱机批处理系统
现代计算机的雏形(远程输入 高速磁带 主机)


三、多道技术

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  并发：是伪并行，多个任务看起来是同时运行。单个cpu+多道技术就可以实现并发，（并行也属于并发）

  
  


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  并行：多个任务真正意义上的同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行

  
  


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  串行：一个任务运行完毕后才能开启下一个任务然后运行

  
  

# 前提:单核CPU
多道技术
切换+保存状态
"""
CPU工作机制
1.当某个程序进入IO状态的时候 操作系统会自动剥夺该程序的CPU执行权限
2.当某个程序长时间占用CPU的时候 操作系统也会剥夺该程序的CPU执行权限
"""
并行与并发(******)
并行:多个程序同时执行
并发:多个程序只要看起来像同时运行即可
# 问:单核CPU能否实现并行
肯定不能，但是可以实现并发
# 问:12306可以同一时间支持几个亿的用户买票 问是并行还是并发
肯定是并发(高并发)
星轨:微博能够支持八个星轨


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  下面这个图可以看出单cpu运行轨迹

  
  

四、进程理论

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  先来先服务调度算法FCFS：按作业或者进程到达的先后顺序依次调度；（平均周转时间可能会很长 ）

  
  


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  短作业优先调度算法SJF：算法从就绪队列中选择估计时间最短的作业进行处理，直到得出结果或者无法继续执行（周转时间短，但是响应时间长 ）

  
  


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  高相应比算法HRN：响应比=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间；

  
  


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  时间片轮转调度RR：按到达的先后对进程放入队列中，然后给队首进程分配CPU时间片，时间片用完之后计时器发出中断，暂停当前进程并将其放到队列尾部，循环 ;（响应时间可以得到保证）

  
  


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  多级反馈队列调度算法：目前公认较好的调度算法；设置多个就绪队列并为每个队列设置不同的优先级，第一个队列优先级最高，其余依次递减。优先级越高的队列分配的时间片越短，进程到达之后按FCFS放入第一个队列，如果调度执行后没有完成，那么放到第二个队列尾部等待调度，如果第二次调度仍然没有完成，放入第三队列尾部…。只有当前一个队列为空的时候才会去调度下一个队列的进程。

  
  

# 进程与程序的区别
程序:一堆代码(死的)
进程:正在运行的程序(活的)

# 单核情况下的进程调度
进程调度算法演变
1.FCFS 先来先服务
对短作业不友好
2.短作业优先调度算法
对长作业不友好
3.时间片轮转法+多级反馈队列
先分配给新的多个进程相同的时间片
之后根据进程消耗的时间片多少分类别......

# 进程三状态图(******)
就绪态 运行态 阻塞态
进程要想进入运行态必须先经过就绪态

# 同步与异步(******)
'''用于描述任务的提交方式'''
同步:提交完任务之后原地等待任务的返回结果 期间不做任何事
异步:提交完任务之后不原地等待任务的返回结果 直接去做其他事 结果由反馈机制自动提醒

# 阻塞与非阻塞(******)
'''用于描述任务的执行状态'''
阻塞:阻塞态
非阻塞:就绪态 运行态


五、创建进程

注意：在windows中Process()必须放到# if *name* == '*main*':下

开启进程的方式一：可以让多个任务并发起来在后台同时运行

# 代码层面创建进程
from multiprocessing import Process
import time
import os
def test(name):
print(os.getpid()) # 获取进程号
print(os.getppid()) # 获取父进程号
print('%s正在运行' % name)
time.sleep(3)
print('%s已经结束' % name)
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=test, args=('jason',)) # 生成一个进程对象
p.start() # 告诉操作系统开设一个新的进程 异步提交
print(os.getpid())
print('主')
"""
在windows中开设进程类似于导入模块
从上往下再次执行代码
一定需要在__main__判断语句内执行开设进程的代码
在linux中是直接将代码完整的复制一份执行
不需要在__main__判断语句内执行
"""
class MyProcess(Process):
def __init__(self, name):
super().__init__()
self.name = name
def run(self):
print('%s正在运行' % self.name)
time.sleep(3)
print('%s已经结束' % self.name)
if __name__ == '__main__':
p = MyProcess('jason')
p.start()
print('主')


六、进程的join方法

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  加上join并不是变成串行了，而是看join放在什么位置，join往后放看到的是并发

  
  

from multiprocessing import Process
import time
def test(name, n):
print('%s is running' % name)
time.sleep(n)
print('%s is over' % name)
if __name__ == '__main__':
p_list = []
start_time = time.time()
for i in range(1, 4):
p = Process(target=test, args=(i, i))
p.start()
p_list.append(p)
# p.join() # 串行 9s+
for p in p_list:
p.join()
print(time.time() - start_time)
# p = Process(target=test, args=('jason',))
# p1 = Process(target=test, args=('kevin',))
# p2 = Process(target=test, args=('oscar',))
# p.start()
# p1.start()
# p2.start()
print('主进程')


七、进程间默认无法交互

# 进程间数据是相互隔离的
from multiprocessing import Process
mOney= 100
def test():
global money
mOney= 999
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=test)
p.start()
# 先确保子进程运行完毕了 再打印
p.join()
print(money)


八、对象方法

"""
1.current_process查看进程号
2.os.getpid() 查看进程号 os.getppid() 查看父进程进程号
3.进程的名字，p.name直接默认就有，也可以在实例化进程对象的时候通过关键字形式传入name=''
3.p.terminate() 杀死子进程
4.p.is_alive() 判断进程是否存活 3，4结合看不出结果，因为操作系统需要反应时间。主进程
睡0.1即可看出效果
"""


ps：进程对象代码实现方法

# 例1：
from multiprocessing import Process
import os
import time
count = 100
def task():
global count
count = 0
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=task)
p.start() # 通知操作系统开启进程
p.join() # 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）
print("主",count)


# 例2：
from multiprocessing import Process
import os
import time
def task(n):
print(os.getpid())
time.sleep(n)
if __name__ == '__main__':
p1 = Process(target=task,args=(3,))
p2 = Process(target=task,args=(2,))
p3 = Process(target=task,args=(1,))
start = time.time()
p1.start() # 通知操作系统开启进程
p1.join()
p2.start() # 通知操作系统开启进程
p2.join()
p3.start() # 通知操作系统开启进程
p3.join()
stop = time.time()
print(stop - start)
# 加上join并不是变成串行了，而是看join放在什么位置，join往后放看到的是并发
# 例3：
from multiprocessing import Process
import os
import time
def task(n):
print(os.getpid())
time.sleep(n)
if __name__ == '__main__':
p1 = Process(target=task, args=(3,),name='进程1')
p1.start()
print(p1.name,p1.pid)
# p1.join()
p1.terminate()
time.sleep(0.01)
print(p1.is_alive())