一、理論部分

一什么是進程

? ? 進程：正在進行的一個過程或者說一個任務。而負責執行任務則是cpu。

? ? 舉例（單核+多道，實現多個進程的并發執行）：

? ? egon在一個時間段內有很多任務要做：python備課的任務，寫書的任務，交女朋友的任務，王者榮耀上分的任務，　　

? ? 但egon同一時刻只能做一個任務（cpu同一時間只能干一個活），如何才能玩出多個任務并發執行的效果？

? ? egon備一會課，再去跟李杰的女朋友聊聊天，再去打一會王者榮耀....這就保證了每個任務都在進行中.

二進程與程序的區別

程序僅僅只是一堆代碼而已，而進程指的是程序的運行過程。

舉例：

想象一位有一手好廚藝的計算機科學家egon正在為他的女兒元昊烘制生日蛋糕。

他有做生日蛋糕的食譜，

廚房里有所需的原料:面粉、雞蛋、韭菜，蒜泥等。

在這個比喻中：

? ? 做蛋糕的食譜就是程序(即用適當形式描述的算法)

? ? 計算機科學家就是處理器(cpu)

? ? 而做蛋糕的各種原料就是輸入數據。

? ?進程就是廚師閱讀食譜、取來各種原料以及烘制蛋糕等一系列動作的總和。

現在假設計算機科學家egon的兒子alex哭著跑了進來，說：XXXXXXXXXXXXXX。

科學家egon想了想，處理兒子alex蟄傷的任務比給女兒元昊做蛋糕的任務更重要，于是

計算機科學家就記錄下他照著食譜做到哪兒了(保存進程的當前狀態)，然后拿出一本急救手冊，按照其中的指示處理蟄傷。這里，我們看到處理機從一個進程(做蛋糕)切換到另一個高優先級的進程(實施醫療救治)，每個進程擁有各自的程序(食譜和急救手冊)。當蜜蜂蟄傷處理完之后，這位計算機科學家又回來做蛋糕，從他
離開時的那一步繼續做下去。

需要強調的是：同一個程序執行兩次，那也是兩個進程，比如打開暴風影音，雖然都是同一個軟件，但是一個可以播放蒼井空，一個可以播放飯島愛。

三并發與并行

無論是并行還是并發，在用戶看來都是'同時'運行的，不管是進程還是線程，都只是一個任務而已，真是干活的是cpu，cpu來做這些任務，而一個cpu同一時刻只能執行一個任務

? ? ? 一并發：是偽并行，即看起來是同時運行。單個cpu+多道技術就可以實現并發，（并行也屬于并發）

? ? ?二并行：同時運行，只有具備多個cpu才能實現并行

? ? ? ? ?單核下，可以利用多道技術，多個核，每個核也都可以利用多道技術（多道技術是針對單核而言的）

? ? ? ? ?有四個核，六個任務，這樣同一時間有四個任務被執行，假設分別被分配給了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，

? ? ? ? ?一旦任務1遇到I/O就被迫中斷執行，此時任務5就拿到cpu1的時間片去執行，這就是單核下的多道技術

? ? ? ? ?而一旦任務1的I/O結束了，操作系統會重新調用它(需知進程的調度、分配給哪個cpu運行，由操作系統說了算)，可能被分配給四個cpu中的任意一個去執行

所有現代計算機經常會在同一時間做很多件事，一個用戶的PC（無論是單cpu還是多cpu），都可以同時運行多個任務（一個任務可以理解為一個進程）。

　　　　啟動一個進程來殺毒（360軟件）

　　　　啟動一個進程來看電影（暴風影音）

　　　　啟動一個進程來聊天（騰訊QQ）

所有的這些進程都需被管理，于是一個支持多進程的多道程序系統是至關重要的

多道技術概念回顧：內存中同時存入多道（多個）程序，cpu從一個進程快速切換到另外一個，使每個進程各自運行幾十或幾百毫秒，這樣，雖然在某一個瞬間，一個cpu只能執行一個任務，但在1秒內，cpu卻可以運行多個進程，這就給人產生了并行的錯覺，即偽并發，以此來區分多處理器操作系統的真正硬件并行（多個cpu共享同一個物理內存）

四同步與異步

同步執行：一個進程在執行某個任務時，另外一個進程必須等待其執行完畢，才能繼續執行
異步執行：一個進程在執行某個任務時，另外一個進程無需等待其執行完畢，就可以繼續執行，當有消息返回時，系統會通知后者進行處理，這樣可以提高執行效率

舉個例子，打電話時就是同步通信，發短息時就是異步通信。

同步\異步and阻塞\非阻塞（重點）

同步：

#所謂同步，就是在發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不會返回。按照這個定義，其實絕大多數函數都是同步調用。但是一般而言，我們在說同步、異步的時候，特指那些需要其他部件協作或者需要一定時間完成的任務。
#舉例：
#1. multiprocessing.Pool下的apply #發起同步調用后，就在原地等著任務結束，根本不考慮任務是在計算還是在io阻塞，總之就是一股腦地等任務結束
#2. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor().submit(func,).result()
#3. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor().submit(func,).result()

異步：

#異步的概念和同步相對。當一個異步功能調用發出后，調用者不能立刻得到結果。當該異步功能完成后，通過狀態、通知或回調來通知調用者。如果異步功能用狀態來通知，那么調用者就需要每隔一定時間檢查一次，效率就很低（有些初學多線程編程的人，總喜歡用一個循環去檢查某個變量的值，這其實是一 種很嚴重的錯誤）。如果是使用通知的方式，效率則很高，因為異步功能幾乎不需要做額外的操作。至于回調函數，其實和通知沒太多區別。
#舉例：
#1. multiprocessing.Pool().apply_async() #發起異步調用后，并不會等待任務結束才返回，相反，會立即獲取一個臨時結果（并不是最終的結果，可能是封裝好的一個對象）。
#2. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor(3).submit(func,)
#3. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(3).submit(func,)

阻塞：

#阻塞調用是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起（如遇到io操作）。函數只有在得到結果之后才會將阻塞的線程激活。有人也許會把阻塞調用和同步調用等同起來，實際上他是不同的。對于同步調用來說，很多時候當前線程還是激活的，只是從邏輯上當前函數沒有返回而已。
#舉例：
#1. 同步調用：apply一個累計1億次的任務，該調用會一直等待，直到任務返回結果為止，但并未阻塞住（即便是被搶走cpu的執行權限，那也是處于就緒態）;
#2. 阻塞調用：當socket工作在阻塞模式的時候，如果沒有數據的情況下調用recv函數，則當前線程就會被掛起，直到有數據為止。

非阻塞：

#非阻塞和阻塞的概念相對應，指在不能立刻得到結果之前也會立刻返回，同時該函數不會阻塞當前線程。

小結：

#1. 同步與異步針對的是函數/任務的調用方式：同步就是當一個進程發起一個函數（任務）調用的時候，一直等到函數（任務）完成，而進程繼續處于激活狀態。而異步情況下是當一個進程發起一個函數（任務）調用的時候，不會等函數返回，而是繼續往下執行當，函數返回的時候通過狀態、通知、事件等方式通知進程任務完成。#2. 阻塞與非阻塞針對的是進程或線程：阻塞是當請求不能滿足的時候就將進程掛起，而非阻塞則不會阻塞當前進程