Python语法进阶篇 - 65 - 进程与多进程概述

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文章目录

• • Python语法进阶篇简介
  • 进程与多进程的概念
  • • 什么是进程？
    • 进程的使用场景
    • 进程的口粮
    • 多进程
    • 多进程的执行方式
    • 小节

Python语法进阶篇简介

大家好啊，我胡汉三又回来了。 Python零基础入门篇 已经结束，接下来我们即将开始 Python语法进阶篇。该阶段我们主要围绕 多线程编程、正则表达式、以及我们将会有一个 抽奖的实战练习 。

接下来我们就要开始学习 多进程与多线程 了，关于这一块的知识点，其实是有一点的难度的，不过我会尽量使用简单的入门浅显的方法去阐述这部分内容。

首先要做的就是先要了解 什么是多进程与多线程？进程与线程之间的关系是什么？在实际的场景中它们又是如何应用的。

在概念上有了一定的了解之后，我们就可以利用 Python 中的模块学习如何在 Python 中创建和使用多进程与多线程。在这个过程中，我们还会学习 进程与线程 关于 池 的概念，除此之外我们还会学习 进程与线程的锁的概念 。为什么会有锁？如何使用锁？在后续的章节我们也会讲到。

最后，我们还会了解一下 Python 中线程的一些特殊性。（这是概念上的内容，理解就好。）

在正则表达式章节同样也是从概念上作为入手，然后整体的了解一下 正则表达式的使用方法 。当有了一个使用概念的时候，我们会学习与之有密切关系的 匹配字符与特殊字符 。当了解了这些内容之后，我们再去学习 正则表达式模块中的常用函数 。正则表达式也是有一定的难度的知识，它的难点主要是它的灵活多变，关于这一块一定要认真才行。

接下来就是我们的重头戏，综合项目实战。我们的主体将会是一个通过命令行的方式执行一个抽奖的操作。

进程与多进程的概念

接下来我们将进入一个全新的阶段，关于进程、线程与异步的相关知识。了解了进程、线程和异步的相关知识后，可以大大的提高我们程序的执行效率。这方面的知识其实是开发中比较难以理解的，作为初学乍道我们不会深入的对它们进行研究。但希望通过该章节的学习，希望大家能够知道进程、线程是什么。异步又是怎么一回儿事儿，以及它们基本的使用方法和特性。

今天这部分章节没有代码相关的知识，因为在这之前我们先来了解一下什么是进程。

什么是进程？

其实进程一直都贯穿着我们的周围，无论是我们使用的智能手机还是电脑，其实都与进程息息相关。比如我们打开某短视频软件，其实就是打开该短视频的一个进程。我们甚至可以说进程就是一个软件的本身，再专业一些的话就是 进程就是程序执行的载体 。

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程（Process），比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开一个word就启动了一个word进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程。

那么怎样的任务才算是一个进程呢？当一个任务被开启后，操作系统会分配它所需的系统资源，包括内存，I/O和CPU等，如果系统资源不够，则会出现系统崩溃，这样的任务可被称为进程。

进程的使用场景

在我们的实际生活中，当我们打开一个浏览器的时候，又或者打开一个游戏的时候；或者我们平时打开的QQ或者微信。当我们双击去启动他们的时候，其实执行的都是一个个的进程。只不过每个进程都有它们各自的名字而已。

所以我们打开的每一个软件（或者游戏），甚至我们之前执行的每一个 Python 脚本都是启动一个进程，而软件（游戏、脚本）就等于我们说的进程。

进程的口粮

我们的进程（或者说软件）要想能够成功的执行启动，其实是需要能量的。人类要想精力充沛，充满能量就需要吃饭。而进程也是一样的， 它们的口粮就是 CPU 与 内存 。不同的程序根据执行的业务场景、强度的不同，对于 CPU 与 内存的需求量也不近相同。就好比是强壮的人和娇小的人饭量要大一些一样… 同样的道理。

多进程

每一个软件启动之后，都是启动一个进程。我们拿手机来举例，在多年以前的时候。我们的智能手机还没有那么的先进，每次我们只能打开一个软件。当我们需要打开另外一个的时候，需要先将当前的软件关闭，才能打开另外一个软件。

比如我们用的苹果手机，在4代之前都是如此，每次只能启动一个线程（即每次只能打开一个软件），这种每次只能启动一个软件的系统，我们称之为单进程系统。

但是现在已经不一样了，我们可以在我们的智能手机中一次性启动多个软件，比如打开微信、QQ或者手机浏览器，它们之间实际上是互不干扰的。

虽然有可能会退到后台，但是它们依然会在后台运行，保持持续工作。比如我们可以打开网易云音乐，一边听着音乐一边在我们的微信上聊天。 启动众多软件的主角就是我们刚刚说的系统，所以相对于这些我们启动的软件来说，系统就是所有软件的父进程，也叫做主进程。而相对于系统这个主进程来说，所有的由它创建的软件的进程就是子进程。

让我们来总结一下多进程，多进程就是可以同时启动多个进程。这些进程都是在执行程序，但是它们互不干扰各自执行自己的业务逻辑。我们可以在一个系统中创建多个进程，每个进程是不同的身份，比如它们是QQ、是微信… 但是相对于一个软件来说（我们拿微信来举例），它在执行程序的时候，也可以再次启动多个进程。比如一个进程帮助我们接收最新的聊天消息，一个进程帮助我们接收朋友圈的最新消息，它们都是由微信这个主进程创建的子进程。所以我们也可以在我们创建的 Python 脚本中创建多个子进程，我们依然可以做一个相关关联。我们的 Python 脚本就相当于微信这个软件，而脚本就相当于主进程；由脚本中创建的新的进程就相当于是我们脚本的子进程…（脑袋炸了…绕的很…）

多进程的执行方式

接下来我们看一下多进程与并行的概念图

前文我们提到过，CPU 与 内存 是进程的口粮。其中的 CPU 不仅仅可以想象成是粮食，也可以理解为是跑道。我们创建好的进程会在 CPU 创建好的跑道上执行运行，我们电脑中的 CPU 是有很多个核心的。上图中的最顶部是 CPU，这个CPU下有四个核心（我们可以认为是4个跑道），当进程被创建之后它就会去找是否有空闲的跑道，当发现有空闲的跑道就会跑进去执行。我们可以看到上图中 3 CORE 这个跑道有两个进程都选择了它，它们会先后进去执行。我们把多进程在不同的多个内核中执行叫做 '多进程的并行处理'。

小节

以上内容就是我们今天所要了解的进程与多进程相关概念。什么是进程、以及多进程又是怎么回事儿。多个进程在执行的时候相互不干扰、同时工作，可以大大的提高我们的效率。这很好理解，如果我们同一时间只能做一件事情，那我们很有可能就会消耗很多时间。这种一件件来处理工作的方式我们通常称之为 "串行工作"。而 "并行工作" 也就是同一时间处理多个事情，必定会缩短我们的工作时间，提高我们的工作效率。

当然，每个进程都需要消耗一定的 CPU资源与内存 ，进程开的越多，对我们的 CPU 与 内存 的依赖也就越多，这也是 进程的一个负面因素。这也不是一个问题，后续会告诉大家如何防止多进程吃垮我们的内存和CPU。