(并发编程线程)

    进程部分:
        1. 进程间通信=>IPC
        2. 生产者消费者模型(*****)

    线程部分:
        1. 线程理论(*****)
        2. 开启线程的两种方式(*****)
        3. 线程对象其他相关的属性或方法
        4. 守护线程
        5. 线程互斥锁
        6. GIL全局解释器锁(******)
        7. 死锁与递归锁
1.进程间通信
进程之间通信必须找到一种介质，该介质必须满足
1、是所有进程共享的
2、必须是内存空间
附加：帮我们自动处理好锁的问题

a、from multiprocessing import Manager（共享内存，但要自己解决锁的问题）
b、IPC中的队列（Queue） 共享，内存，自动处理锁的问题（最常用）
c、IPC中的管道（Pipe），共享，内存，需自己解决锁的问题

a、用Manager
from multiprocessing import Process,Manager,Lock
import time

mutex=Lock()

def task(dic,lock):
    lock.acquire()
    temp=dic['num']
    time.sleep(0.1)
    dic['num']=temp-1
    lock.release()

if __name__ == '__main__':
    m=Manager()
    dic=m.dict({'num':10})

    l=[]
    for i in range(10):
        p=Process(target=task,args=(dic,mutex))
        l.append(p)
        p.start()

    for p in l:
        p.join()
print(dic)
b、用队列Queue
1）共享的空间
2）是内存空间
3）自动帮我们处理好锁定问题

from multiprocessing import Queue
q=Queue(3)  #设置队列中maxsize个数为三
q.put('first')
q.put({'second':None})
q.put('三')
# q.put(4)   #阻塞。不报错，程序卡在原地等待队列中清出一个值。默认blok=True
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())

强调：
1、队列用来存成进程之间沟通的消息，数据量不应该过大
2、maxsize的值超过的内存限制就变得毫无意义
                                                              
                                                                                                                                                                                                      
了解：
q=Queue(3)
q.put('first',block=False)
q.put('second',block=False)
q.put('third',block=False)
q.put('fourth',block=False)  #报错 queue.Full

q.put('first',block=True)
q.put('second',block=True)
q.put('third',block=True)
q.put('fourth',block=True,timeout=3)  #等待3秒后若还进不去报错。注意timeout不能和block=False连用

q.get(block=False)
q.get(block=False)
q.get(block=False)
q.get(block=False)           #报错 queue.Empty

q.get(block=True)
q.get(block=True)
q.get(block=True)
q.get(block=True,timeout=2)    #等待2秒后还取不出东西则报错。注意timeout不能和block=False连用
2.生产者消费者模型
该模型中包含两类重要的角色：
1、生产者：将负责造数据的任务比喻为生产者
2、消费者：接收生产者造出的数据来做进一步的处理，该类人物被比喻成消费者

实现生产者消费者模型三要素
1、生产者
2、消费者
3、队列

什么时候用该模型：
程序中出现明显的两类任何，一类任务是负责生产，另外一类任务是负责处理生产的数据的

该模型的好处：
1、实现了生产者与消费者解耦和
2、平衡了生产者的生产力与消费者的处理数据的能力


import time
import random
from multiprocessing import Process,Queue

def consumer(name,q):
    while True:
        res=q.get()
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[46m消费者===》%s 吃了 %s\033[0m' %(name,res))

def producer(name,q,food):
    for i in range(5):
        time.sleep(random.randint(1,2))
        res='%s%s' %(food,i)
        q.put(res)
        print('\033[45m生产者者===》%s 生产了 %s\033[0m' %(name,res))

if __name__ == '__main__':
    #1、共享的盆
    q=Queue()

    #2、生产者们
    p1=Process(target=producer,args=('egon',q,'包子'))
    p2=Process(target=producer,args=('刘清政',q,'泔水'))
    p3=Process(target=producer,args=('杨军',q,'米饭'))

    #3、消费者们
    c1=Process(target=consumer,args=('alex',q))
    c2=Process(target=consumer,args=('梁书东',q))

    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    c1.start()
c2.start()

生产者消费者模型是解决问题的思路不是技术。可以用进程和队列来实现，也可以用其他的来实现。


并发编程之线程
多任务可以由多进程完成，也可以由一个进程内的多线程完成。
我们前面提到了进程是由若干线程组成的，一个进程至少有一个线程。
由于线程是操作系统直接支持的执行单元，因此，高级语言通常都内置多线程的支持，Python也不例外，并且，Python的线程是真正的Posix Thread，而不是模拟出来的线程。
Python的标准库提供了两个模块：_thread和threading，_thread是低级模块，threading是高级模块，对_thread进行了封装。绝大多数情况下，我们只需要使用threading这个高级模块。
启动一个线程就是把一个函数传入并创建Thread实例，然后调用start()开始执行：
一、线程理论
1、什么是线程
   线程指的是一条流水线的工作过程
   进程不是执行单位，是资源单位
   一个进程内自带一个线程，线程是执行单位

2、进程VS线程
    1、同一进程内的线程们共享该进程内资源，不同进程内的线程资源肯定是隔离的
2、创建线程的开销比创建进程要小的多

3、线程中没有父子关系。相较于子线程、主线程特殊之处在于其代变了主进程的生命周期。

主进程等待子进程结束然后结束，是为子进程回收资源。
主线程等待子线程结束然后结束，是等待这个进程的代码（其他非守护线程）执行完毕。

主进程：执行完代码就结束。
主线程：所以子线程结束才结束。

二、开启线程的两种方式
方式一：导入Thread模块
from threading import Thread
import time

def task(name):
    print('%s is running' %name)
    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    t=Thread(target=task,args=('egon',))
    t.start()
print('主线程')

方式二：创建类继承Thread
from threading import Thread
import time

class MyThread(Thread):
    def run(self):
        print('%s is running' %self.name)
        time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    t=MyThread()
    t.start()
print('主线程')
三、进程vs线程
1、瞅一瞅PID （Process ID）
from threading import Thread
import time,os

def task():
    print('%s is running' %os.getpid())
    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    t=Thread(target=task,)
    t.start()
    print('主线程',os.getpid()) #一个进程中的子线程pid相同

2、线程创建开销小

3、同一进程内的多个线程共享该进程内的资源
from threading import Thread
import time,os

x=1000
def task():
    global x
    x=0

if __name__ == '__main__':
    t=Thread(target=task,)
    t.start()
    t.join()
    print('主线程',x)   #主线程 0

四、线程对象的其他方法
from threading import Thread,current_thread,active_count,enumerate
import time,os

def task():
    print('%s is running' %current_thread().name)  #Thread-1 is running
    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    t1=Thread(target=task,name='第一个线程')
    t2=Thread(target=task,)
    t3=Thread(target=task,)
    t1.start()
    t2.start()
    t3.start()
    print(t1.is_alive())  #True
    print(active_count()) #4
    print(enumerate())    #[<_MainThread(MainThread, started 4320768832)>, <Thread(第一个线程, started 123145551912960)>, <Thread(Thread-1, started 123145557168128)>, <Thread(Thread-2, started 123145562423296)>]  #当前活跃的线程
print('主线程',current_thread().name)  #主线程 MainThread

五、守护线程
from threading import Thread,current_thread
import time

def task():
    print('%s is running' %current_thread().name)
    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    t1=Thread(target=task,name='第一个线程')
    t1.daemon = True
    t1.start()

print('主线程')

from threading import Thread
import time
def foo():
    print(123)
    time.sleep(5)
    print("end123")

def bar():
    print(456)
    time.sleep(3)
    print("end456")

if __name__ == '__main__':

    t1=Thread(target=foo)
    t2=Thread(target=bar)

    t1.daemon=True
    t1.start()
    t2.start()
    print("main-------")

    '''
    123
    456
    main-------
    end456
'''

主进程：执行完代码就结束。
主线程：所以子线程结束才结束。
总结：只要进程内没有可执行的代码守护就结束
六、线程互斥锁
from threading import Thread,Lock
import time

mutex=Lock()
x=100

def task():
    global x
    mutex.acquire()
    temp=x
    time.sleep(0.1)
    x=temp-1
    mutex.release()

if __name__ == '__main__':
    start=time.time()
    t_l=[]
    for i in range(100):
        t=Thread(target=task)
        t_l.append(t)
        t.start()
    for t in t_l:
        t.join()

    print('主',x)    #0
print(time.time()-start)