一、背景知识
顾明思义，进程即正在执行的一个过程，进程是对正在云的程序的一个抽象。
进程的概念起源与操作系统，是操作系统最核心的概念，也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一，操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的。
ps：即使可以利用的cpu只有一个（早期的计算机确实如此），也能保证支持（伪）并发的能力，将一个单独的cpu变成多个虚拟的cpu（多道技术：时间多路复用和空间多路复用+硬件上支持隔离），没有进程的抽象，现代计算机将不复存在。
必备的理论基础：
1 #一 操作系统的作用： 2 1：隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口 3 2：管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序 4 5 #二 多道技术： 6 1.产生背景：针对单核，实现并发 7 ps： 8 现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术 9 有4个cpu，运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞，会等到io结束再重新调度，会被调度到4个 10 cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定。 11 12 2.空间上的复用：如内存中同时有多道程序 13 3.时间上的复用：复用一个cpu的时间片 14 强调：遇到io切，占用cpu时间过长也切，核心在于切之前将进程的状态保存下来，这样 15 才能保证下次切换回来时，能基于上次切走的位置继续运行
二、python并发编程之进程
1、进程：正在进行的一个过程或者说一个任务，二负责执行任务则是cpu。
举例（单核+多道，实现多个进程的并发执行）：
egon在一个时间段内有很多任务要做：python备课的任务，写书的任务，交女朋友的任务，王者荣耀上分的任务，
但egon同一时刻只能做一个任务（cpu同一时间只能干一个活），如何才能玩出多个任务并发执行的效果？
egon备一会课，再去跟李杰的女朋友聊聊天，再去打一会王者荣耀....这就保证了每个任务都在进行中.
2、进程与程序的区别
程序仅仅只是一堆代码而已，而进程指的是程序的运行过程。
举例：
想象一位有一手好厨艺的计算机科学家egon正在为他的女儿元昊烘制生日蛋糕。
他有做生日蛋糕的食谱，
厨房里有所需的原料:面粉、鸡蛋、韭菜，蒜泥等。
在这个比喻中：
做蛋糕的食谱就是程序(即用适当形式描述的算法)
计算机科学家就是处理器(cpu)
而做蛋糕的各种原料就是输入数据。
进程就是厨师阅读食谱、取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。
现在假设计算机科学家egon的儿子alex哭着跑了进来，说：XXXXXXXXXXXXXX。
科学家egon想了想，处理儿子alex蛰伤的任务比给女儿元昊做蛋糕的任务更重要，于是
计算机科学家就记录下他照着食谱做到哪儿了(保存进程的当前状态)，然后拿出一本急救手册，按照其中的指示处理蛰伤。这里，我们看到处理机从一个进程(做蛋糕)切换到另一个高优先级的进程(实施医疗救治)，每个进程拥有各自的程序(食谱和急救手册)。当蜜蜂蛰伤处理完之后，这位计算机科学家又回来做蛋糕，从他
离开时的那一步继续做下去。
需要强调的是：同一个程序执行两次，那也是两个进程，比如打开暴风影音，虽然都是同一个软件，但是一个可以播放一个视频。
3、并发与并行
无论是并行还是并发，在用户看来都是‘同时’运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已，真是干活的是cpu，cpu来做这些任务，而一个cpu同一时刻只能执行衣蛾任务。
并发：是伪并行，即看起来是同时运行，单个cpu+多道技术就可以实现并发，（并行也属于并发）
并行：同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行
单核下，可以利用多道技术，多个核，每个核也都可以利用多道技术（多道技术就针对单核而言的）
有四个核，六个任务，这样同一时间有四个任务被执行，假设分别被分配给了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，一旦任务1遇到i/o就被迫中断执行，此时任务5就拿到cpu1的时间片去执行，这就是单核下的多道技术，而一旦任务1的i/o结束了，操作系统会重新调用它（需要进程的调度，分配给那个cpu运行，由操作系统说了算），可能被分配给四个cpu中的任意一个去执行
所有现代计算机经常会在同一时间做很多件事，一个用户的pc（无论是单cpu还是多cpu），都可以同时运行多个任务（一个任务可以理解为一个程序）
启动一个进程来杀毒（360软件）
启动一个进程来看电影（暴风影音）
启动一个进程来聊天（腾讯QQ）
所有的这些进程都需被管理，于是一个支持多进程的多道程序系统是至关重要的
多道技术概念回顾：内存中同时存入多道（多个）程序，cpu从一个进程快速切换到另外一个，使每个进程各自运行几十或几百毫秒，这样，虽然在某一个瞬间，一个cpu只能执行一个任务，但在1秒内，cpu却可以运行多个进程，这就给人产生了并行的错觉，即伪并发，以此来区分多处理器操作系统的真正硬件并行（多个cpu共享同一个物理内存）
4、同步与异步
同步执行：一个进程在执行某个任务时，另外一个进程必须等待其执行完毕，才能继续执行。
异步执行：一个进程在执行某个任务时，另外一个进程无需等待其执行完毕，就可以继续执行，当有消息返回时，系统会通知进行处理，这样可以提高执行效率。
举个例子，打电话时就是同步通信，发短信时就是异步通信。
5、进程的创建
但凡是硬件，都需要有操作系统去管理，只要有操作系统，就有进程的概念，就需要有创建进程的方式，一些操作系统只为一个应用程序设计，比如微波炉中的控制器，一旦启动微波炉，所有的进程都已经存在。 而对于通用系统（跑很多应用程序），需要有系统运行过程中创建或撤销进程的能力，主要分为4中形式创建新的进程 1. 系统初始化（查看进程linux中用ps命令，windows中用任务管理器，前台进程负责与用户交互，后台运行的进程与用户无关，运行在后台并且只在需要时才唤醒的进程，称为守护进程，如电子邮件、web页面、新闻、打印） 2. 一个进程在运行过程中开启了子进程（如nginx开启多进程，os.fork,subprocess.Popen等） 3. 用户的交互式请求，而创建一个新进程（如用户双击暴风影音） 4. 一个批处理作业的初始化（只在大型机的批处理系统中应用） 无论哪一种，新进程的创建都是由一个已经存在的进程执行了一个用于创建进程的系统调用而创建的： 1. 在UNIX中该系统调用是：fork，fork会创建一个与父进程一模一样的副本，二者有相同的存储映像、同样的环境字符串和同样的打开文件（在shell解释器进程中，执行一个命令就会创建一个子进程） 2. 在windows中该系统调用是：CreateProcess，CreateProcess既处理进程的创建，也负责把正确的程序装入新进程。 关于创建的子进程，UNIX和windows 1.相同的是：进程创建后，父进程和子进程有各自不同的地址空间（多道技术要求物理层面实现进程之间内存的隔离），任何一个进程的在其地址空间中的修改都不会影响到另外一个进程。 2.不同的是：在UNIX中，子进程的初始地址空间是父进程的一个副本，提示：子进程和父进程是可以有只读的共享内存区的。但是对于windows系统来说，从一开始父进程与子进程的地址空间就是不同的。
6、进程的终止
1. 正常退出（自愿，如用户点击交互式页面的叉号，或程序执行完毕调用发起系统调用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess） 2. 出错退出（自愿，python a.py中a.py不存在） 3. 严重错误（非自愿，执行非法指令，如引用不存在的内存，1/0等，可以捕捉异常，try...except...） 4. 被其他进程杀死（非自愿，如kill -9）
7、进程的层次结构
无论UNIX还是windows，进程只有一个父进程，不同的是： 1. 在UNIX中所有的进程，都是以init进程为根，组成树形结构。父子进程共同组成一个进程组，这样，当从键盘发出一个信号时，该信号被送给当前与键盘相关的进程组中的所有成员。 2. 在windows中，没有进程层次的概念，所有的进程都是地位相同的，唯一类似于进程层次的暗示，是在创建进程时，父进程得到一个特别的令牌（称为句柄）,该句柄可以用来控制子进程，但是父进程有权把该句柄传给其他子进程，这样就没有层次了
8、进程的状态
tail -f access.log |grep '404' 执行程序tail，开启一个子进程，执行程序grep，开启另外一个子进程，两个进程之间基于管道'|'通讯，将tail的结果作为grep的输入。 进程grep在等待输入（即I/O）时的状态称为阻塞，此时grep命令都无法运行 其实在两种情况下会导致一个进程在逻辑上不能运行， 1. 进程挂起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要让出CPU让其他进程去执行，这样保证CPU一直在工作 2. 与进程无关，是操作系统层面，可能会因为一个进程占用时间过多，或者优先级等原因，而调用其他的进程去使用CPU。 因而一个进程由三种状态
9、进程并发的实现
进程并发的实现在于，硬件中断一个正在运行的进程，把此时进程运行的所有状态保存下来，为此，操作系统维护一张表格，即进程表（process table），每个进程占用一个进程表项（这些表项也称为进程控制块）
该表存放了进程状态的重要信息：程序计数器，堆栈指针，内存分配状况，所有打开文件的状态，帐号和调度信息，以及其他在进程由运行状态转为就绪态或阻塞态时，必须保存的信息，从而保证该进程在再次启动时，就像从未被中断过一样。
三、python并发编程之进程
1、multiprocessing模块介绍
python中多线程无法利用多核优势，如果想要充分地使用多核cpu的资源（os.cpu_count()），在python中大部分情况需要使用多进程，python提供了multiprocessing。
multiprocessing模块用来开启子进程，并在子进程中执行我们定制的任务（比如函数），该模块与多线程模块threading的编程接口类似。
multiprocessing模块的功能众多：支持子进程，通信和共享数据，执行不同形式的同步，提供了process、Queue、Lock等组件。
需要再次强调的一点是：与线程不同，进程没有任何共享状态，进程修改的数据，改动仅限与该进程内。
2、process类的介绍
创建进程的类：
1 Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由该类实例化得到的对象，表示一个子进程中的任务（尚未启动） 2 3 强调： 4 1. 需要使用关键字的方式来指定参数 5 2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元组形式，必须有逗号
参数介绍：
1 group参数未使用，值始终为None 2 3 target表示调用对象，即子进程要执行的任务 4 5 args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'egon',) 6 7 kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'egon','age':18} 8 9 name为子进程的名称
方法介绍：
1 p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run() 2 p.run():进程启动时运行的方法，正是它去调用target指定的函数，我们自定义类的类中一定要实现该方法 3 4 p.terminate():强制终止进程p，不会进行任何清理操作，如果p创建了子进程，该子进程就成了僵尸进程，使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁 5 p.is_alive():如果p仍然运行，返回True 6 7 p.join([timeout]):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）。timeout是可选的超时时间，需要强调的是，p.join只能join住start开启的进程，而不能join住run开启的进程
属性介绍：
1 p.daemon：默认值为False，如果设为True，代表p为后台运行的守护进程，当p的父进程终止时，p也随之终止，并且设定为True后，p不能创建自己的新进程，必须在p.start()之前设置 2 3 p.name:进程的名称 4 5 p.pid：进程的pid 6 7 p.exitcode:进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束(了解即可) 8 9 p.authkey:进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性，这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功（了解即可）
四、process类的使用
注意：在windows中process()必须放到 # if __name__ == '__main__'：下
1 Since Windows has no fork, the multiprocessing module starts a new Python process and imports the calling module. 2 If Process() gets called upon import, then this sets off an infinite succession of new processes (or until your machine runs out of resources). 3 This is the reason for hiding calls to Process() inside 4 5 if __name__ == "__main__" 6 since statements inside this if-statement will not get called upon import. 7 由于Windows没有fork，多处理模块启动一个新的Python进程并导入调用模块。 8 如果在导入时调用Process（），那么这将启动无限继承的新进程（或直到机器耗尽资源）。 9 这是隐藏对Process（）内部调用的原，使用if __name__ == “__main __”，这个if语句中的语句将不会在导入时被调用。 10 11 详细解释