并发编程

目录

• 一、UDP协议
  • 1.服务端
  • 2.客户端
  • 3.注意
• 二、操作系统的发展史
  • 1.穿孔卡片
  • 2.联机批处理系统
  • 3.脱机批处理系统
  • 4.总结
• 三、多道技术
  • 1.前提
  • 2.切换+保存状态
    • 2.1.切换
    • 2.2.保存状态
    • 2.3.例
• 四、进程
  • 1.进程理论
    • 1.1.程序
    • 1.2.进程
    • 1.3.进程的调度算法
  • 2.进程的并行与并发
  • 3.进程的三状态
    • 3.1.就绪态
    • 3.2.执行/运行态
    • 3.3.阻塞态
• 五、同步和异步（重要）
• 六、阻塞与非阻塞（重要）
• 七、同步异步与阻塞与非阻塞

一、UDP协议

1.服务端

import socket
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
msg, address = server.recvfrom(1024)
print('msg>>>:%s' % msg.decode('utf8'))
print('address>>>:',address)
server.sendto('我是服务端 你好啊'.encode('utf8'), address)

2.客户端

import socket
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_address = ('127.0.0.1', 8080)
client.sendto('我是客户端 想我了没'.encode('utf8'), server_address)
msg, address = client.recvfrom(1024)
print('msg>>>:%s' % msg.decode('utf8'))
print('address>>>:',address)

3.注意

1. 服务端不需要考虑客户端是否异常退出
2. UDP不存在黏包问题（UDP多用于短消息的交互）

二、操作系统的发展史

学习并发编程其实就是在学习操作系统的发展史，也可以称为并发编程的发展史

三大核心硬件：

三大核心硬件	描述
CPU	计算机真正干活的人（CPU是整个计算机执行效率的核心）
内存	给CPU准备需要运行的代码
硬盘	存储将来可能要被运行的代码

1.穿孔卡片

优势：程序员可以独占计算机，为所欲为

劣势：CPU利用率非常低

2.联机批处理系统

缩短录入数据的时候让CPU连续工作的时间变长

目的：提升CPU利用率

3.脱机批处理系统

现代计算机的雏形

目的：提升CPU利用率

4.总结

操作系统也可以看做是CPU利用率提升的发展史

三、多道技术

1.前提

一个核/一个CPU/一个真正干活的

单道/多道	描述
单道技术	所有程序排队执行，总耗时是所有程序耗时之和
多道技术	计算机利用空闲时间提前准备好一些数据，提高效率，总耗时较短

单道工作实例：

多道工作实例：

2.切换+保存状态

2.1.切换

CPU在两种情况下会切换（去执行其他程序）

1. 程序自身进入IO操作

   • IO操作：输入输出操作

2. 程序长时间占用CPU

2.2.保存状态

每次切换之前要记录下当前的记录状态，之后切回来基于当前状态继续执行

2.3.例

做饭耗时50min、洗衣耗时30min、烧水耗时10min

单道技术:50+30+10

多道技术:50

四、进程

1.进程理论

1.1.程序

一堆躺在文件上的死代码

1.2.进程

正在被运行的程序（活的）

1.3.进程的调度算法

• 先来先服务算法：针对耗时较短的程序不友好
• 短作业优先调度：针对耗时较长的程序不友好
• 时间片轮法+多级反馈队列：将固定的时间分成很多份，所有程序来了都公平的分一份，分配多次之后如果还有程序需要运行，则将其分到下一层，越往下表示程序总耗时越长，每次分的时间片越多优先级越低

2.进程的并行与并发

并行/并发	描述
并行	多个进程同时进行，单个CPU无法实现并行，必须要有多个CPU
并发	多个进程看上去像同时执行，单个CPU完全可以实现并发的效果，如果是并行那么肯定也属于并发

如何描述一个网址非常牛逼，能够同时服务很多人

a.我这个网站很牛逼，能够支持14亿并行量（高并行）

• 不合理，没有那么多CPU（集群也不现实）

b.我这个网站很牛逼，能够支持14亿并发量（高并发）

• 非常合理

3.进程的三状态

1. 所有的进程要想被运行，必须先经过就绪态
2. 运行过程中如果出现了IO操作，则进入阻塞态
3. 运行过程中如果时间片用完，则继续进入就绪态
4. 阻塞态要想进入运行态必须先经过就绪态

3.1.就绪态

当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态

3.2.执行/运行态

当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态

3.3.阻塞态

正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等

五、同步和异步（重要）

用于描述任务的提交状态

名词	提交状态
同步	提交任务之后原地等待任务结果，期间不做任何事
异步	提交任务之后不在原地等待直接去做其他事，结果自动提醒

六、阻塞与非阻塞（重要）

用于描述进程的执行状态

名词	执行状态
阻塞	阻塞态
非阻塞	就绪态、运行态

七、同步异步与阻塞与非阻塞

名词	描述
同步阻塞	在银行排队，在队伍里什么事都不做
同步非阻塞	在银行排队，在队伍里做其他事
异步阻塞	取号，在旁边座位等着叫号期间什么事也不做
异步非阻塞（效率最高）	取号，在旁边座位等着叫号期间想干什么干什么