网络系统2

1. 进程和线程
   进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.
   线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.

区别

一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
线程的划分尺度小于进程(资源比进程少)，使得多线程程序的并发性高。
进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率
线线程不能够独立执行，必须依存在进程中 

优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。

2. 加锁
   进程、线程同步，可理解为进程或线程A和B一块配合，A执行到一定程度时要依靠B的某个结果，于是停下来，示意B运行;B依言执行，再将结果给A;A再继续操作。

from threading import Thread
import time
num = 0
flag = True
def test1():
    global num
    global flag
    if flag:
        for i in range(1000000):
            num+=1
        flag = False
    print(num)

def test2():
    global num
    global flag
    while True:
        if not flag:
            for i in range(1000000):
                num+=1
            flag = True
            break
    print(num)

t1 = Thread(target=test1)
t1.start()
#time.sleep(3)
t2 =Thread(target=test2)
t2.start()

思路，如下:

系统调用t1，然后获取到num的值为0，此时上一把锁，即不允许其他现在操作num
对num的值进行+1
解锁，此时num的值为1，其他的线程就可以使用num了，而且是num的值不是0而是1
同理其他线程在对num进行修改时，都要先上锁，处理完后再解锁，在上锁的整个过程中不允许其他线程访问，就保证了数据的正确性

3. 互斥锁
   当多个线程几乎同时修改某一个共享数据的时候，需要进行同步控制

线程同步能够保证多个线程安全访问竞争资源，最简单的同步机制是引入互斥锁。

互斥锁为资源引入一个状态：锁定/非锁定。
某个线程要更改共享数据时，先将其锁定，此时资源的状态为“锁定”，其他线程不能更改；直到该线程释放资源，将资源的状态变成“非锁定”，其他的线程才能再次锁定该资源。互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作，从而保证了多线程情况下数据的正确性。

from threading import Thread,Lock
import time
num = 0
def test1():
    global num
    #m.acquire()
    for i in range(1000000):
        m.acquire()
        num+=1
        m.release()
    #m.release()
    print(num)

def test2():
    global num
    #m.acquire()
    for i in range(1000000):
        m.acquire()
        num+=1
        m.release()
    #m.release()
    print(num)

m = Lock()
t1 = Thread(target=test1)
t1.start()
#time.sleep(3)
t2 =Thread(target=test2)
t2.start()

上锁解锁过程

当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时，锁就进入“locked”状态。
每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁，该线程就会变为“blocked”状态，称为“阻塞”，直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后，锁进入“unlocked”状态。
线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁，并使得该线程进入运行（running）状态。

锁的好处：

确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行

锁的坏处：

阻止了多线程并发执行，包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行，效率就大大地下降了
由于可以存在多个锁，不同的线程持有不同的锁，并试图获取对方持有的锁时，可能会造成死锁

4. 死锁
   在线程间共享多个资源的时候，如果两个线程分别占有一部分资源并且同时等待对方的资源，就会造成死锁。

避免死锁
程序设计时要尽量避免（银行家算法）
添加超时时间等

#coding=utf-8
import threading
import time

class MyThread1(threading.Thread):
    def run(self):
        if mutexA.acquire():
            print(self.name+'----do1---up----')
            time.sleep(1)

            if mutexB.acquire():
                print(self.name+'----do1---down----')
                mutexB.release()
            mutexA.release()

class MyThread2(threading.Thread):
    def run(self):
        if mutexB.acquire():
            print(self.name+'----do2---up----')
            time.sleep(1)
            if mutexA.acquire():
                print(self.name+'----do2---down----')
                mutexA.release()
            mutexB.release()

mutexA = threading.Lock()
mutexB = threading.Lock()

if __name__ == '__main__':
    t1 = MyThread1()
    t2 = MyThread2()
    t1.start()
t2.start()

5. Queue的说明
   对于Queue，在多线程通信之间扮演重要的角色
   添加数据到队列中，使用put()方法
   从队列中取数据，使用get()方法
   判断队列中是否还有数据，使用qsize()方法

from threading import Thread
from queue import Queue
import time


def producer():
    global q
    while True:
        if q.qsize() < 1000:
            for i in range(100):
                q.put("生成"+str(i))
                print("生成")
        time.sleep(0.5)


def consumer():
    global q
    while True:
        if q.qsize() > 600:
            for i in range(3):
                print("消费"+q.get())
        time.sleep(1)


q = Queue()
for i in range(500):
    q.put("初始化"+str(i))

for i in range(2):
    t1 = Thread(target=producer)
    t1.start()

for i in range(5):
    t = Thread(target=consumer)
t.start()