Python開發之路（九）

一、併發程式設計之——程序

什麼是併發程式設計？就是乙個程式可以在同一時刻做多件事情，也就是解決程式中的io操作影響程式效率的問題。

1.程序

什麼是程序？即執行中的程式。且是計算機中最小的資源分配單位。

在python中，每乙個執行中的程式，都是乙個程序，乙個程序就能做一件事，如果有多個程序，就可以做多件事。那麼如何在python中開啟乙個程序呢？

import os
import time
from multiprocessing import process
def 
func(num):
print(num,os.getpid())
time.sleep(10)
if __name__ == '__main__':
print(os.getpid())
p = process(target=func, 
args=(10
,)) # 
創造了乙個程序
p.start() # 
開啟程序
print(os.getpid())

這裡引入幾個概念：

子程序：即p

主程序：即執行的這個程式

父程序：即創造子程序的程序

同步和非同步：

所謂同步就像是做飯和洗衣服不能同時做，而非同步像是不衣服放進洗衣機，一邊洗衣服一邊做飯。所以，程序和程序之間是一步的。非同步可以有效地提高程式的效率。

2.守護程序

什麼是守護程序？守護程序也是乙個子程序，當主程序的**執行完畢之後自動結束的子程序叫做守護程序。

import time
def 
deamon_func():
while true:
print('
我還活著
') time.sleep(0.5)
def 
wahaha():
for i in 
range(10):
time.sleep(1)
print(i*'#')
if __name__ == '__main__':
p2 = process(target=wahaha)
p2.start()
p = process(target=deamon_func)
p.daemon = true
p.start()
for i in 
range(3):
print(i*'*')
time.sleep(1)
p2.join()

**如上圖，deamon_func就是乙個守護程序，當wahaha執行完畢，即主程序**執行完畢之後自動結束的子程序為守護程序。

3.鎖什麼是鎖？為什麼要引入鎖的概念？

上面我們解決了可以讓多個任務併發進行的問題，但同時也迎來了新的問題，在併發執行程式的同時，他們之間是沒有順序的，也不受我們控制，所以很容易引發資料安全和順序錯亂的問題，下面是乙個搶票例項，如果多程序同時進行的話，得拿到票的人數極有可能會大於票總數。所以這時我們引入了鎖，多個程序在併發執行乙個程式時，就像多個人要進屋子拿東西，第乙個人進去後，會將門鎖上，這時其他人就無法進入屋子，第乙個人拿完東西（**執行完畢）後，開啟門，把鑰匙掛在門上，第二個人再拿鑰匙進去，把門鎖上......以此類推。下面**的執行結果就是只有5個人搶到票。這樣加入鎖後，降低了執行效率，但大大提高了資料安全性。

#
檔案db
的內容為：
#注意一定要用雙引號，不然
json
無法識別
from multiprocessing import process,lock
import time,json,random
def 
search():
dic=json.load(open('db'))
print('
\033
[43m
剩餘票數
%s\033
[0m' %dic['count'])
def 
get():
dic=json.load(open('db'))
time.sleep(random.random()) #
模擬讀資料的網路延遲
if dic['count'] >0:
dic['count']-=1
time.sleep(random.random()) #
模擬寫資料的網路延遲
json.dump(dic,
open('db'
,'w'))
print('
\033
[32m
購票成功
\033
[0m')
else:
print('
\033
[31m
購票失敗
\033
[0m')
def 
task(lock):
search()
lock.acquire()
get()
lock.release()
if __name__ == '__main__':
lock = lock()
for i in 
range(100): #
模擬併發
100個客戶端搶票
p=process(target=task,
args=(lock,))
p.start()

4.訊號量

什麼是訊號量？

上面所說的鎖，是在同一時間內，只有乙個執行緒進行對資料進行修改。而semaphore訊號量是同時允許一定數量的執行緒更改資料。假設共有4個ktv小屋，13個使用者想進去唱歌，由於我們說過開啟程序、執行緒都是有時間開銷的，所以在開放小屋時，四個使用者進入小屋，後面的使用者只能在等有人出來了才能進去。**如下：

from multiprocessing import process,semaphore
import time,random
def 
go_ktv(sem,user):
sem.acquire()
print('%s 
佔到一間
ktv小屋
' %user)
time.sleep(random.randint(0
,3)) #
模擬每個人在
ktv中待的時間不同
sem.release()
if __name__ == '__main__':
sem=semaphore(4)
p_l=
for i in 
range(13):
p=process(target=go_ktv,
args=(sem,
'user%s' %i,))
p.start()
for i in p_l:
i.join()
print('**********==
》')

5.事件

python執行緒的事件用於主線程控制其他執行緒的執行，事件主要提供了三個方法 set、wait、clear。

事件處理的機制：全域性定義了乙個「flag」，如果「flag」值為 false，那麼當程式執行 event.wait 方法時就會阻塞，如果「flag」值為true，那麼event.wait 方法時便不再阻塞。

clear：將「flag」設定為false；

set：將「flag」設定為true。

事件主要作用場景：紅綠燈

6.程序池

為什麼要有程序池？程序池的概念。

在程式實際處理問題過程中，忙時會有成千上萬的任務需要被執行，閒時可能只有零星任務。那麼在成千上萬個任務需要被執行的時候，我們就需要去建立成千上萬個程序麼？首先，建立程序需要消耗時間，銷毀程序也需要消耗時間。第二即便開啟了成千上萬的程序，作業系統也不能讓他們同時執行，這樣反而會影響程式的效率。因此我們不能無限制的根據任務開啟或者結束程序。那麼我們要怎麼做呢？

在這裡，要給大家介紹乙個程序池的概念，定義乙個池子，在裡面放上固定數量的程序，有需求來了，就拿乙個池中的程序來處理任務，等到處理完畢，程序並不關閉，而是將程序再放回程序池中繼續等待任務。如果有很多任務需要執行，池中的程序數量不夠，任務就要等待之前的程序執行任務完畢歸來，拿到空閒程序才能繼續執行。也就是說，池中程序的數量是固定的，那麼同一時間最多有固定數量的程序在執行。這樣不會增加作業系統的排程難度，還節省了開閉程序的時間，也一定程度上能夠實現併發效果。

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