多任務介紹

現(xiàn)實生活中的多任務
有很多的場景中的事情是同時進行的有序，比如開車的時候手和腳共同來駕駛汽車兔仰，再比如唱歌跳舞也是同時進行的跃惫；在線聽歌(邊下載邊聽歌);老師邊講邊操作等等

試想庄呈，如果把老師講課和動手操作分開鸯乃，會是什么效果蠢涝？

2.計算機中的多任務
什么叫“多任務”呢玄呛？簡單地說，就是操作系統(tǒng)可以同時運行多個任務和二。打個比方徘铝，你一邊在用瀏覽器上網(wǎng)，一邊在聽MP3惯吕，一邊在用Word趕作業(yè)惕它，這就是多任務，至少同時有3個任務正在運行废登。還有很多任務悄悄地在后臺同時運行著淹魄，只是桌面上沒有顯示而已。

現(xiàn)在堡距，多核CPU已經(jīng)非常普及了甲锡，但是，即使過去的單核CPU羽戒，也可以執(zhí)行多任務缤沦。由于CPU執(zhí)行代碼都是順序執(zhí)行的，那么易稠，單核CPU是怎么執(zhí)行多任務的呢疚俱？

答案就是操作系統(tǒng)輪流讓各個任務交替執(zhí)行，任務1執(zhí)行0.01秒缩多，切換到任務2呆奕，任務2執(zhí)行0.01秒养晋，再切換到任務3，執(zhí)行0.01秒……這樣反復執(zhí)行下去梁钾。表面上看绳泉，每個任務都是交替執(zhí)行的，但是姆泻，由于CPU的執(zhí)行速度實在是太快了零酪，我們感覺就像所有任務都在同時執(zhí)行一樣。

真正的并行執(zhí)行多任務只能在多核CPU上實現(xiàn)拇勃，但是四苇，由于任務數(shù)量遠遠多于CPU的核心數(shù)量，所以方咆，操作系統(tǒng)也會自動把很多任務輪流調度到每個核心上執(zhí)行月腋。

并發(fā)與并行
并發(fā)：指的是任務數(shù)多于cpu核數(shù)，通過操作系統(tǒng)的各種任務調度算法瓣赂，實現(xiàn)用多個任務“一起”執(zhí)行（實際上總有一些任務不在執(zhí)行榆骚，因為切換任務的速度相當快，看上去一起執(zhí)行而已）
并行：當任務數(shù)小于或者等于cpu核數(shù)時煌集，每一個任務都有對應的cpu來處理執(zhí)行妓肢，即任務真的是一起執(zhí)行的

cpu的時間觀

# 每0.5秒獲取一次結果，保存一次結果需1秒.
import time


def get_data():
    time.sleep(0.5)
    print('獲取')


def save_data():
    time.sleep(1)
    print('保存')


t1 = time.time()
for n in range(10):
    get_data()
    save_data()
t2 = time.time()
print('耗時：{}'.format(t2 - t1))

改良后：

import gevent
from gevent import monkey

monkey.patch_all()
import time
from gevent import pool

all_data = []


def get_data():
    time.sleep(0.5)
    all_data.append(1)
    print('獲取')


def save_data():
    while True:
        if len(all_data) > 0:
            data = all_data.pop()
            if data:
                time.sleep(1)
                print('保存')
                break
        else:
            time.sleep(0.1)


jobs = []
p = pool.Pool()
t1 = time.time()
for n in range(10):
    jobs.append(p.spawn(get_data))
    jobs.append(p.spawn(save_data))
gevent.joinall(jobs)
t2 = time.time()
print('耗時：{}'.format(t2 - t1))

互斥鎖
當多個線程幾乎同時修改某一個共享數(shù)據(jù)的時候苫纤，需要進行同步控制

線程同步能夠保證多個線程安全訪問競爭資源碉钠，最簡單的同步機制是引入互斥鎖。

互斥鎖為資源引入一個狀態(tài)：鎖定/非鎖定

某個線程要更改共享數(shù)據(jù)時卷拘，先將其鎖定喊废，此時資源的狀態(tài)為“鎖定”，其他線程不能更改恭金；直到該線程釋放資源操禀，將資源的狀態(tài)變成“非鎖定”褂策，其他的線程才能再次鎖定該資源横腿。互斥鎖保證了每次只有一個線程進行寫入操作斤寂，從而保證了多線程情況下數(shù)據(jù)的正確性耿焊。