Day11 多进程与多线程编程

一、进程与线程

1.什么是进程(process)？

An executing instance of a program is called a process.

Each process provides the resources needed to execute a program. A process has a virtual address space, executable code, open handles to system objects, a security context, a unique process identifier, environment variables, a priority class, minimum and maximum working set sizes, and at least one thread of execution. Each process is started with a single thread, often called the primary thread, but can create additional threads from any of its threads.

程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的程序就称之为进程。程序和进程的区别就在于：程序是指令的集合，它是进程运行的静态描述文本；进程是程序的一次执行活动，属于动态概念。

在多道编程中，我们允许多个程序同时加载到内存中，在操作系统的调度下，可以实现并发地执行。这是这样的设计，大大提高了CPU的利用率。进程的出现让每个用户感觉到自己独享CPU，因此，进程就是为了在CPU上实现多道编程而提出的，总之一句话，进程是为了提高CPU的利用率！

2.有了进程为什么还要线程？

1.什么是线程？

A thread is an execution context, which is all the information a CPU needs to execute a stream of instructions.

也就是说：线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务

2.为啥要有线程？

1. Threads share the address space of the process that created it; processes have their own address space.
2. Threads have direct access to the data segment of its process; processes have their own copy of the data segment of the parent process.
3. Threads can directly communicate with other threads of its process; processes must use interprocess communication to communicate with sibling processes.
4. New threads are easily created; new processes require duplication of the parent process.
5. Threads can exercise considerable control over threads of the same process; processes can only exercise control over child processes.
6. Changes to the main thread (cancellation, priority change, etc.) may affect the behavior of the other threads of the process; changes to the parent process does not affect child processes.

从上面对进程的英文解释来看，说白了：

1.进程本身就是一堆资源的集合，本身不工作，线程才是真正工作的！（进程就好比我们的教室，而线程就好比我们教室中的每个人,没有人所有的物件都是死的！）

2.进程虽然也是可以完成并发效果的，但是由于进程之间是独立的，资源不共享，所以如果要是用多个进程同时运行QQ，模拟并发的话，需要每个线程都加载一份属于自己的数据，如果每个需要加载500M的话，当有3个QQ同时运行，就需要加载1.5G，浪费资源是其次的，但是我们这里还涉及到进程间数据同步问题！所以为了能够让我们的程序既能够做多件事，又能够共享同一块资源，我们设计了多线程！

3.进程和线程的区别：

1.进程 内存独立，线程 共享同一进程的内存
2.进程是资源的集合，线程是执行单位(工作的最小单元！)
3.进程之间不能直接互相访问，线程可以互相通信
4.一个应用程序最少有一个进程，进程中最少有一个线程！
5.创建新进程非常耗费资源[开辟内存空间，进程号等]，线程非常轻量（只保存线程需要运行时的必要数据，如：上下文，程序堆栈信息）!

3.Python GIL　　

In CPython, the global interpreter lock, or GIL, is a mutex that prevents multiple native threads from executing Python bytecodes at once. This lock is necessary mainly because CPython’s memory management is not thread-safe. (However, since the GIL exists, other features have grown to depend on the guarantees that it enforces.)

上面的核心意思就是，无论你启多少个线程，你有多少个cpu, Python在执行的时候会淡定的在同一时刻只允许一个线程运行，擦。。。，那这还叫什么多线程呀？莫如此早的下结结论，听我现场讲。

首先需要明确的一点是GIL并不是Python的特性，它是在实现Python解析器(CPython)时所引入的一个概念。就好比C++是一套语言（语法）标准，但是可以用不同的编译器来编译成可执行代码。有名的编译器例如GCC，INTEL C++，Visual C++等。Python也一样，同样一段代码可以通过CPython，PyPy，Psyco等不同的Python执行环境来执行。像其中的JPython就没有GIL。然而因为CPython是大部分环境下默认的Python执行环境。所以在很多人的概念里CPython就是Python，也就想当然的把GIL归结为Python语言的缺陷。所以这里要先明确一点：GIL并不是Python的特性，Python完全可以不依赖于GIL。

这篇文章透彻的剖析了GIL对python多线程的影响，强烈推荐看一下：http://www.dabeaz.com/python/UnderstandingGIL.pdf