python之路30 网络编程之初识并发编程1

并发编程理论

研究网络编程其实就是在研究计算机的底层原理及发展史
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计算机中真正干活的是CPU
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操作系统发展史
1.穿孔卡片阶段
     计算机很庞大 使用很麻烦 一次只能给一个人使用 期间很多时候计算机都不工作
     好处:用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。
     坏处:CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。
2.联机批处理系统   即作业的输入/输出由CPU来处理
    提前使用磁带一次性录入多个程序员编写的程序然后交给计算机执行
    CPU工作效率有所提升 不用反复等待程序录入

3.脱机批处理系统
    极大地提升了CPU的利用率

多道技术

所谓多道程序设计技术，就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。



在A程序计算时，I/O空闲， A程序I/O操作时，CPU空闲（B程序也是同样）；必须A工作完成后，B才能进入内存中开始工作，两者是串行的，全部完成共需时间=T1+T2。



将A、B两道程序同时存放在内存中，它们在系统的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上运行：当A程序因请求I/O操作而放弃CPU时，B程序就可占用CPU运行，这样 CPU不再空闲，而正进行A I/O操作的I/O设备也不空闲，显然，CPU和I/O设备都处于“忙”状态，大大提高了资源的利用率，从而也提高了系统的效率，A、B全部完成所需时间<<T1+T2。

多道程序设计技术不仅使CPU得到充分利用，同时改善I/O设备和内存的利用率，从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量（单位时间内处理作业（程序）的个数），最终提高了整个系统的效率。

　　单处理机系统中多道程序运行时的特点：

　　（1）多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序；

　　（2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕；

　　（3）微观上串行：实际上，各道程序轮流地用CPU，并交替运行。

多道程序系统的出现，标志着操作系统渐趋成熟的阶段，先后出现了作业调度管理、处理机管理、存储器管理、外部设备管理、文件系统管理等功能。

由于多个程序同时在计算机中运行，开始有了空间隔离的概念，只有内存空间的隔离，才能让数据更加安全、稳定。

出了空间隔离之外，多道技术还第一次体现了时空复用的特点，遇到IO操作就切换程序，使得cpu的利用率提高了，计算机的工作效率也随之提高。

具体了解博客 https://www.cnblogs.com/Dominic-Ji/articles/10929381.html

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在学习并发编程的过程中 不做刻意提醒的情况下 默认一台计算机就一个CPU(只有一个干活的人)
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单道技术
	所有的程序排队执行 过程中不能重合
多道技术
	利用空闲时间提前准备其他数据 最大化提升CPU利用率
多道技术详细
1.切换
    计算的CPU在两种情况下会切换(不让你用 给别人用)
       1.程序有IO操作
        输入\输出操作
        	input、time.sleep、read、write
2.程序长时间占用CPU
    我们得雨露均沾 让多个程序都能被CPU运行一下
2.保存状态
       CPU每次切换走之前都需要保存当前操作的状态 下次切换回来基于上次的进度继续执行(CPU工作效率最大化)
特点：
    (1）多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机；宏观上看是各用户并行工作。
　　（2）交互性。用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，明显地有别于批处理系统，因而，分时系统又被称为交互式系统。
　　（3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。
　　（4）及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。

进程理论

进程与程序的区别
     程序:一堆死代码(还没有被运行起来)
     进程:进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
进程的调度算法(重要)
    1.FCFS(先来先服务)
    对短作业不友好
    2.短作业优先调度
    对长作业不友好
    3.时间片轮转法+多级反馈队列(目前还在用)
    将时间均分 然后根据进程时间长短再分多个等级
    等级越靠下表示耗时越长 每次分到的时间越多 但是优先级越低

进程的并行与并发

并行
    多个进程同时执行 必须要有多个CPU参与 单个CPU无法实现并行
并发
    多个进程看上去像同时执行 单个CPU可以实现 多个CPU肯定也可以
区别:
   并行是从微观上，也就是在一个精确的时间片刻，有不同的程序在执行，这就要求必须有多个处理器。
   并发是从宏观上，在一个时间段上可以看出是同时执行的，比如一个服务器同时处理多个session。
ps:国内最好的并发进程>>>>>: 12306

进程的三状态

就绪态:
    所有的进程在被CPU执行之前都必须先进入就绪态等待
运行态
	CPU正在执行
阻塞态
	进程运行过程中出现了IO操作 阻塞态无法直接进入运行态 需要先进入就绪态

在了解其他概念之前，我们首先要了解进程的几个状态。在程序运行的过程中，由于被操作系统的调度算法控制，程序会进入几个状态：就绪，运行和阻塞。

　　（1）就绪(Ready)状态

　　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。

　　（2）执行/运行（Running）状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）阻塞(Blocked)状态正在执行的进程，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。

分布式操作系统

　　表面上看，分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。分布式操作系统也是通过通信网络，将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。——硬件连接相同。

　　但有如下一些明显的区别：

　　（1）分布式系统要求一个统一的操作系统，实现系统操作的统一性。

　　（2）分布式操作系统管理分布式系统中的所有资源，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作，并为用户提供一个统一的界面。

　　（3）用户通过这一界面，实现所需要的操作和使用系统资源，至于操作定在哪一台计算机上执行，或使用哪台计算机的资源，则是操作系统完成的，用户不必知道，此谓：系统的透明性。

　　（4）分布式系统更强调分布式计算和处理，因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求，希望系统有：更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。

操作系统的作用

　　现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其他输入输出设备组成。

　　一般而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。

　　其一：如果每位应用程序员都必须掌握该系统所有的细节，那就不可能再编写代码了（严重影响了程序员的开发效率：全部掌握这些细节可能需要一万年....）

　　其二：并且管理这些部件并加以优化使用，是一件极富挑战性的工作，于是，计算安装了一层软件（系统软件），称为操作系统。它的任务就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的所有设备。

总结：

　　程序员无法把所有的硬件操作细节都了解到，管理这些硬件并且加以优化使用是非常繁琐的工作，这个繁琐的工作就是操作系统来干的，有了他，程序员就从这些繁琐的工作中解脱了出来，只需要考虑自己的应用软件的编写就可以了，应用软件直接使用操作系统提供的功能来间接使用硬件。

　　精简的说的话，操作系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。操作系统所处的位置如图