并发相关介绍
# 并发与并行介绍
# 并发
看起来像同时运行的，就是并发。
# 并行
真正的同时执行，就是并行。
# 注意
并行可以称之为并发，但并发不能称之为并行。
单核计算机无法实现并行，但可以实现并发。
# 多道技术
# 作用
让单核也能实现并发的效果，节省多个程序运行时的总耗时。
# 单道与多道的区别
单道(串行)：等前面的任务执行完，才会执行后面的任务。
任务A(读取到内存，CPU处理)
↓
任务B(读取到内存，CPU处理)
↓
任务C(读取到内存，CPU处理)
2
3
4
5
多道(并行)：在CPU处理任务A的时候，控制硬盘提前将任务B读入，然后在CPU处理完任务A后，就可以立马处理任务B，同时控制硬盘读取任务C到内存，后续以此类推。
任务A-读到内存 —> 任务A-CPU处理 —> 任务C-读到内存 —> 任务C-CPU处理... ...
任务B-读到内存 —> 任务B-CPU处理 —> 任务D-读到内存... ...
2
# 多道技术重点
空间上的复用：多个程序共用一套计算机硬件。
时间上的复用：通过切换和保存状态，提高程序的运行效率。多道技术的耗时，一般以耗时最久的任务为准。
# 切换
切换是为了节省耗时，在某硬件处理完某个任务的某部分后，立即切换来处理其他的任务。
触发CPU切换的两种情况：
情况一：
当一个程序遇到IO操作的时候，操作系统会剥夺该程序的CPU执行权限。
由于程序IO操作时CPU是不工作的，所以在这种情况下，操作系统会将CPU的执行权限分配给其他需要CPU的程序，而在程序IO操作完后，又会将CPU的执行权限重新分配回去。
作用是提高CPU的利用率，并且不影响程序的执行效率。
情况二：
当一个程序长时间占用CPU的时候，操作系统会剥夺该程序的CPU执行权限，然后与其他程序轮询着共用，会给人一种并发的错觉。
作用是虽然降低了程序的执行效率 (原本时间+切换时间)，但切换时间是非常快的，人难以感知，会给人多个程序同时执行的感觉。
# 保存状态
保存状态是为了再切换回去时，能够继续上一个任务的运行。
# 进程调度
# 先来先服务调度算法
对长作业有利，对短作业有弊。因为长作业工作时，短作业只能一直等待，直到长作业工作完，现在已经被淘汰。
# 短作业优先调度算法
对短作业有利，对长作业无益。在遇到短作业时，将长作业放到后面再工作，优先处理短作业。
# 时间片轮转法 + 多级反馈队列
在进程运行时，会给每个程序分配1个时间片。
时间片就是一段固定的时间(比如3微秒、3毫秒等)，CPU会根据进程的时间片数量，来决定优先级。
如果进程运行了1个时间片还没有结束，就会再给该进程分配1个时间片。分配的时间片次数越多，说明程序运行的时间越长，任务执行的优先级也就会越低。
不同的分配次数代表着不同的队列，比如分配1个时间片的就是第一队列，分配2个时间片就是第二队列，以此类推。
同一队列里的进程会依次运行。只有当高优先级队列均空时，才会调度后面低优先级队列中的进程运行。
如果高优先级队列出现了新的任务，CPU就会暂停正在执行的低优先级队列的任务，以运行前面高优先级队列的任务。
我们还可以通过工具手动给任务设置优先级，但一般情况不用特意的设置优先级。
# 进程运行的三状态
# 介绍
在程序运行后，程序会进入以下几个状态。
进程的阻塞结束后，并不会立刻运行接下来的代码，而是先就绪，等待操作系统调度，然后再运行。
# 就绪状态
当进程已已具备运行的条件，但是还没有被分配到CPU，这时的进程状态称为就绪状态。
例如：从硬盘读取代码到内存等。
# 运行状态
当进程已分配到CPU，其程序正在CPU中执行，此时的进程状态称为执行状态。
例如：
print("running...")
# 阻塞状态
正在执行的进程，由于某个事件需要进行等待，便会放弃CPU进入阻塞状态。
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。
例如：
sleep(3)、input()、accept()等。
# 两对重要概念
# 同步和异步
同步和异步针对的是函数/任务的调用方式。
同步
任务提交之后，一直等待任务的结果返回，才会继续执行下一步，等待的过程中不做任何事。
import time
def func():
time.sleep(3)
print(aaa)
res = func()
print(bbb)
2
3
4
5
6
异步
任务提交之后，不原地等待任务的结果返回，而是去做其他的事情。
等到任务完成后，会有一个异步回调机制(回调函数)来对其任务结果进行处理。
# 阻塞和非阻塞
阻塞和非阻塞针对的是进程或线程的运行状态。
阻塞：阻塞状态。
非阻塞：就绪状态和运行状态。
我们应该尽量让我们写的代码运行时，只在就绪态和运行态之间切换。
# 上述概念的组合
最高效的一种组合：异步非阻塞，异步非阻塞的框架非常的快。