1、并發(fā)與多線程,Lu Chaojun, SJTU,2,Lu Chaojun, SJTU,2,2,程序的執(zhí)行,von Neumann體系結(jié)構(gòu):程序(指令序列)和數(shù)據(jù)都存儲在內(nèi)存中 CPU根據(jù)程序計數(shù)器PC(或稱指令指針I(yè)P)的內(nèi)容, 取出當前指令執(zhí)行,然后PC被賦予下一條要執(zhí)行的指令的地址. 雖然也存在指令級并行技術(shù),但我們討論的是程序級的并行.,Lu Chaojun, SJTU,3,Lu Chaojun, SJTU,3,3,順序(或串行)執(zhí)行,CPU執(zhí)行一個程序時總是從該程序的第一條指令開始,不間斷地一直到執(zhí)行到最后一條指令. 只有一個程序結(jié)束,才會去執(zhí)行下一個程序. CPU每次由一個程序獨占.

2、只要前一個程序還沒有結(jié)束,下一個程序就不能使用CPU. 缺點:系統(tǒng)資源的利用率不高. 計算機系統(tǒng)中有許多資源.當一個程序在使用某個資源時,其他資源是空閑的.如果允許其他程序使用空閑資源,就能提高系統(tǒng)資源的利用率. 例如,DMA,Lu Chaojun, SJTU,4,Lu Chaojun, SJTU,4,4,并發(fā)執(zhí)行,計算機程序的執(zhí)行是由操作系統(tǒng)控制的.現(xiàn)代操作系統(tǒng)都支持所謂多道程序或多任務(wù),即允許多個程序同時執(zhí)行. 同時:在只有一個CPU的情況下,是不可能有真正的多個程序同時運行的,因為CPU在任一時刻只能執(zhí)行一條指令! 分時使用CPU,即CPU在多個程序之間切換. 這種多個相互獨立的程序交叉

3、執(zhí)行的方式稱為并發(fā)或并行執(zhí)行. 多處理器/多核處理器上能真正并行.,進程,進程,是指程序的一次執(zhí)行而形成的實體.程序一旦執(zhí)行,即創(chuàng)建一個進程. 進程的構(gòu)成:程序代碼+進程狀態(tài)信息(上下文,包括程序數(shù)據(jù)的當前值,當前執(zhí)行點等)等. 程序與進程:不同程序的執(zhí)行對應(yīng)不同的進程;同一個程序多次執(zhí)行也創(chuàng)建多個進程(相同程序代碼+不同上下文). OS調(diào)度進程:上下文切換代價高.,Lu Chaojun, SJTU,5,線程,線程,是指程序(進程)中的一段代碼,它構(gòu)成程序中一個相對獨立的執(zhí)行流. 字面意義:線程是程序內(nèi)部的一個線索” 線程是一個程序內(nèi)部的多任務(wù)機制. 一個程序中可以有多個執(zhí)行線索. 線程是OS

4、調(diào)度的最小單位. 切換代價小.,Lu Chaojun, SJTU,6,進程 vs 線程,多個進程一般是相互獨立的,而多線程是同一進程的一個多個執(zhí)行流; 進程帶有獨立的狀態(tài)信息,而一個進程內(nèi)的多個線程則共享狀態(tài),內(nèi)存和其他資源 進程有獨立的地址空間,而同一進程的多個線程共享地址空間 進程間通信(IPC)較麻煩,而線程之間可通過共享內(nèi)存容易地通信,Lu Chaojun, SJTU,7,多線程編程,線程原是OS中的概念,是系統(tǒng)的工具,用于系統(tǒng)的功能 線程現(xiàn)在已成為用戶程序設(shè)計的工具 應(yīng)用在需要并行執(zhí)行的場合: 科學應(yīng)用:更快地計算; 解決阻塞:用戶輸入;在長時間計算期間進行顯示服務(wù);多媒體,動畫等.

5、,Lu Chaojun, SJTU,8,Python多線程編程(1),利用thread模塊: import thread 線程的創(chuàng)建和啟動: thread.start_new_thread (function, args) 創(chuàng)建一個新線程并立即返回;新線程啟動,向函數(shù)function傳遞參量元組args. 線程執(zhí)行的代碼:即function 線程終止:當函數(shù)function返回. 例:thread_1.py, thread_2.py,Lu Chaojun, SJTU,9,Python多線程編程(2),threading模塊: import threading 提供Thread類來支持線程化程序

6、設(shè)計. 創(chuàng)建線程對象后,通過調(diào)用它的start()方法來啟動線程; start()在一個獨立的控制流中調(diào)用run()方法. 有兩種方法指定線程的活動: 向Thread類的構(gòu)造器傳遞一個可調(diào)用對象 在Thread類的新子類中重定義run()方法.,Lu Chaojun, SJTU,10,Python多線程編程(3),創(chuàng)建線程,并向Thread類的構(gòu)造器傳遞線程任務(wù)代碼 t = Thread(target=func,args=(.) 然后啟動線程 t.start() 例:threading_1.py,Lu Chaojun, SJTU,11,Python多線程編程(4),定義Thread的子類并重定義run() class myThread(threading.Thread): def _init_(self, threadName, delay): threading.Thread._init_(