Python 基礎之-進程、線程

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進程與線程

 

什麼是進程

程式並不能單獨運行，只有將程式裝載到記憶體中，系統為它分配資源才能運行，而這種執行的程式就稱之為進程。程式和進程的區別就在於：程式是指令的集合，它是進程啟動並執行靜態描述文本；進程是程式的一次執行活動，屬於動態概念。

在多道編程中，我們允許多個程式同時載入到記憶體中，在作業系統的調度下，可以實現並發地執行。這是這樣的設計，大大提高了CPU的利用率。進程的出現讓每個使用者感覺到自己獨享CPU，因此，進程就是為了在CPU上實現多道編程而提出的。

 

有了進程為什麼還要線程？

進程有很多優點，它提供了多道編程，讓我們感覺我們每個人都擁有自己的CPU和其他資源，可以提高電腦的利用率。很多人就不理解了，既然進程這麼優秀，為什麼還要線程呢？其實，仔細觀察就會發現進程還是有很多缺陷的，主要體現在兩點上：

• 進程只能在一個時間幹一件事，如果想同時幹兩件事或多件事，進程就無能為力了。

• 進程在執行的過程中如果阻塞，例如等待輸入，整個進程就會掛起，即使進程中有些工作不依賴於輸入的資料，也將無法執行。

例如，我們在使用qq聊天， qq做為一個獨立進程如果同一時間只能幹一件事，那他如何?在同一時刻 即能監聽鍵盤輸入、又能監聽其它人給你發的訊息、同時還能把別人發的訊息顯示在螢幕上呢？你會說，作業系統不是有分時嗎？但我的親，分時是指在不同進程間的分時呀， 即作業系統處理一會你的qq任務，又切換到word文檔任務上了，每個cpu時間片分給你的qq程式時，你的qq還是只能同時幹一件事呀。

再直白一點， 一個作業系統就像是一個工廠，工廠裡面有很多個生產車間，不同的車間生產不同的產品，每個車間就相當於一個進程，且你的工廠又窮，供電不足，同一時間只能給一個車間供電，為了能讓所有車間都能同時生產，你的工廠的電工只能給不同的車間分時供電，但是輪到你的qq車間時，發現只有一個幹活的工人，結果生產效率極低，為瞭解決這個問題，應該怎麼辦呢？。。。。沒錯，你肯定想到了，就是多加幾個工人，讓幾個人工人並行工作，這每個工人，就是線程！

 

什麼是線程

線程是作業系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流程，一個進程中可以並發多個線程，每條線程並存執行不同的任務

 

進程和線程的區別

（1）進程是資源的分配和調度的一個獨立單元，而線程是CPU調度的基本單元          （2）同一個進程中可以包括多個線程，並且線程共用整個進程的資源（寄存器、堆棧、上下文），一個進程至少包括一個線程。          （3）進程的建立調用fork或者vfork，而線程的建立調用pthread_create，進程結束後它擁有的所有線程都將銷毀，而線程的結束不會影響同個進程中的其他線程的結束          （4）線程是輕量級的進程，它的建立和銷毀所需要的時間比進程小很多，所有作業系統中的執行功能都是建立線程去完成的          （5）線程中執行時一般都要進行同步和互斥，因為他們共用同一進程的所有資源          （6）線程有自己的私人屬性TCB，線程id，寄存器、硬體上下文，而進程也有自己的私人屬性進程式控制制塊PCB，這些私人屬性是不被共用的，用來標示一個進程或一個線程的標誌  Python threading模組 線程有2種調用方式，如下：直接調用

import threadingimport timedef sayhi(num):  # 定義每個線程要啟動並執行函數    print("running on number:%s" % num)    time.sleep(3)if __name__ == ‘__main__‘:    t1 = threading.Thread(target=sayhi, args=(1,))  # 產生一個線程執行個體    t2 = threading.Thread(target=sayhi, args=(2,))  # 產生另一個線程執行個體    t1.start()  # 啟動線程    t2.start()  # 啟動另一個線程    print(t1.getName())  # 擷取線程名    print(t2.getName())

 

繼承式調用

import threadingimport timeclass MyThread(threading.Thread):    def __init__(self, num):        threading.Thread.__init__(self)        self.num = num    def run(self):  # 定義每個線程要啟動並執行函數        print("running on number:%s" % self.num)        time.sleep(3)if __name__ == ‘__main__‘:    t1 = MyThread(1)    t2 = MyThread(2)    t1.start()    t2.start()    print(t1.getName())  # 擷取線程名    print(t2.getName())

 

下面是一個對多線程的一個處理方法：（需要理解）：

import threadingimport timedef run(n):    print("task: ",n)    time.sleep(2)    print("task done: ",n)start_time = time.time()for i in range(10):    t = threading.Thread(target=run,args=(i,))    t.start()print("cost: ",time.time() - start_time)

運行結果如下所示:

 

 是因為這個程式本身就是一個主線程，主線程又起了子線程，這時子線程和主線程已經沒關係了，相當於子線程和主線程是並行的。這就解釋了為什麼我的主線程啟動了子線程之後，沒有等子線程執行完畢，主線程就繼續往下走了。

 

但是現在有個問題，我們需要計算所有線程的執行時間，並且讓所有線程運行之後再運行主程式

這裡就需要用到線程裡的一個方法join()意思其實就是等待的意思代碼如下：

import threadingimport timedef run(n):    print("task: ",n)    time.sleep(2)    print("task done: ",n)start_time = time.time()t_obj = []    #存線程執行個體for i in range(10):    t = threading.Thread(target=run,args=(i,))    t.start()    t_obj.append(t)    #為了不阻塞後麵線程的啟動，不在這裡join，先放到一個列表裡for i in t_obj:    #迴圈線程執行個體列表，等待所有線程執行完畢    i.join()print("all thread is done")print("cost: ",time.time() - start_time)

 

沒有加join的時候，主線程不會等子線程執行完畢再往下走，主線程和子線程的執行完全是並行的，沒有依賴關係，你執行，我也執行。但是，你會發現，最終退出的時候，主線程依然會等待所有的子線程執行完畢才退出程式。雖然不等你執行完畢才往下走，但是在程式退出之前，會預設還有一個join

但加了join的時候，主線程依賴子線程執行完畢之後， 再往下走，這是JOIN 的作用。

 

關於守護線程

如果將線程設定為守護線程，則主程式不會管線程是否執行完，只有主程式執行完畢之後，就會結束

代碼例子如下：

import threadingimport timedef run(n):    print("task: ",n)    time.sleep(2)    print("task done: ",n)start_time = time.time()for i in range(10):    t = threading.Thread(target=run,args=(i,))    t.setDaemon(True)    #把當前線程設定為守護線程    t.start()print("all thread is done",threading.current_thread(),threading.active_count())print("cost: ",time.time() - start_time)

 

 

  

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