一、背景知識
顧名思義，進程即正在執行的一個過程。進程是對正在運行程序的一個抽象。
進程的概念起源於操作系統，是操作系統最核心的概念，也是操作系統提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系統的其他所有內容都是圍繞進程的概念展開的。
PS：即使可以利用的cpu只有一個（早期的計算機確實如此），也能保證支持（偽）併發的能力。將一個單獨的cpu變成多個虛擬的cpu（多道技術：時間多路複用和空間多路複用+硬件上支持隔離），沒有進程的抽象，現代計算機將不復存在。
二、什麼是進程
進程：正在進行的一個過程或者説一個任務，負責執行任務的是cpu。
舉例（單核+多道，實現多個進程的併發執行）：
在一個時間段內有很多任務要做：python備課的任務，寫書的任務，交女朋友的任務，王者榮耀上分的任務，但同一時刻只能做一個任務（cpu同一時間只能幹一個活），如何才能玩出多個任務併發執行的效果？備一會課，再去跟李傑的女朋友聊聊天，再去打一會王者榮耀....這就保證了每個任務都在進行中.
三、進程和程序的區別
程序僅僅是一堆代碼，進程指的是程序的運行過程。
以做蛋糕為例的話：
蛋糕食譜就是程序（適當形式描述的算法）
蛋糕師就是處理器
蛋糕的原料就是輸入的數據
進程就是廚師閲讀食譜、取各種原料及烘製蛋糕等一系列動作的總和。
注意：同一個程序執行兩次，那也是兩個進程，比如打開暴風影音同一個軟件，一個播放電影一個播放AV.
四、併發與並行
無論是並行還是併發，在用户看來都是'同時'運行的，不管是進程還是線程，都只是一個任務而已，真實幹活的是cpu，cpu來做這些任務，而一個cpu同一時刻只能執行一個任務。
一、併發：偽並行，即看起來多個進程像在同時運行。單個cpu+多道技術可實現併發。
二、並行：多個進程同時運行，只有具備多個cpu才能實現。
多個核，每個核也都可以利用多道技術（多道技術是針對單核而言的）有四個核，六個任務，這樣同一時間有四個任務被執行，假設分別被分配給了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4；一旦任務1遇到I/O就被迫中斷執行，此時任務5就拿到cpu1的時間片去執行，這就是單核下的多道技術。
而一旦任務1的I/O結束了，操作系統會重新調用它(需知進程的調度、分配給哪個cpu運行，由操作系統説了算)，可能被分配給四個cpu中的任意一個去執行。
所有現代計算機經常會在同一時間做很多件事，一個用户的PC（無論是單cpu還是多cpu），都可以同時運行多個任務（一個任務可以理解為一個進程）。
多道技術概念回顧：內存中同時存入多道（多個）程序，cpu從一個進程快速切換到另外一個，使每個進程各自運行幾十或幾百毫秒，這樣，雖然在某一個瞬間，一個cpu只能執行一個任務，但在1秒內，cpu卻可以運行多個進程，這就給人產生了並行的錯覺，即偽併發，以此來區分多處理器操作系統的真正硬件並行（多個cpu共享同一個物理內存）。
五、同步\異步和阻塞\非阻塞
同步，就是在發出一個功能調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不會返回。按照這個定義，其實絕大多數函數都是同步調用。但是一般而言，我們在説同步、異步的時候，特指那些需要其他部件協作或者需要一定時間完成的任務。
#舉例：
#1. multiprocessing.Pool下的apply #發起同步調用後，就在原地等着任務結束，根本不考慮任務是在計算還是在io阻塞，總之就是一股腦地等任務結束
#2. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor().submit(func,).result()
#3. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor().submit(func,).result()
異步的概念和同步相對。當一個異步功能調用發出後，調用者不能立刻得到結果。當該異步功能完成後，通過狀態、通知或回調來通知調用者。如果異步功能用狀態來通知，那麼調用者就需要每隔一定時間檢查一次，效率就很低（有些初學多線程編程的人，總喜歡用一個循環去檢查某個變量的值，這其實是一 種很嚴重的錯誤）。如果是使用通知的方式，效率則很高，因為異步功能幾乎不需要做額外的操作。至於回調函數，其實和通知沒太多區別。
#舉例：
#1. multiprocessing.Pool().apply_async() #發起異步調用後，並不會等待任務結束才返回，相反，會立即獲取一個臨時結果（並不是最終的結果，可能是封裝好的一個對象）。
#2. concurrent.futures.ProcessPoolExecutor(3).submit(func,)
#3. concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(3).submit(func,)
阻塞調用是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起（如遇到io操作）。函數只有在得到結果之後才會將阻塞的線程激活。有人也許會把阻塞調用和同步調用等同起來，實際上他是不同的。對於同步調用來説，很多時候當前線程還是激活的，只是從邏輯上當前函數沒有返回而已。
#舉例：
#1. 同步調用：apply一個累計1億次的任務，該調用會一直等待，直到任務返回結果為止，但並未阻塞住（即便是被搶走cpu的執行權限，那也是處於就緒態）;
#2. 阻塞調用：當socket工作在阻塞模式的時候，如果沒有數據的情況下調用recv函數，則當前線程就會被掛起，直到有數據為止。
非阻塞和阻塞的概念相對應，指在不能立刻得到結果之前也會立刻返回，同時該函數不會阻塞當前線程。
小結：
1. 同步與異步針對的是函數/任務的調用方式：同步就是當一個進程發起一個函數（任務）調用的時候，一直等到函數（任務）完成，而進程繼續處於激活狀態。而異步情況下是當一個進程發起一個函數（任務）調用的時候，不會等函數返回，而是繼續往下執行當，函數返回的時候通過狀態、通知、事件等方式通知進程任務完成。
2. 阻塞與非阻塞針對的是進程或線程：阻塞是當請求不能滿足的時候就將進程掛起，而非阻塞則不會阻塞當前進程。
六、進程的創建
但凡硬件都需要操作系統去管理。有操作系統就有進程，需要有創建進程的方式。
（一）操作系統只為一個應用程序設計：如微波爐一旦啓動，所有進程都已存在。
（二）對於通用程序，需要有系統允許過程中創建或撤銷進程的能力：
1.系統初始化
2.運行一個進程的過程中開啓一個子進程(subprocess模塊)。（併發）
3.用户交互請求，創建新進程
4.批處理作業的初始化
1、新進程的創建
新進程的創建都是由一個已經存在的進程執行了一個用於創建進程的系統調用而創建的：
1.在UNIX中該系統調用是：fork 進程由操作系統管理。
2.在windows中該系統調用是：CreateProcess
2、關於創建的子進程，UNIX和windows系統對比
1.相同的是：進程創建後，父進程和子進程有各自不同的地址空間（多道技術要求物理層面實現進程之間內存的隔離），任何一個進程的在其地址空間中的修改都不會影響到另外一個進程。
2.不同的是：在UNIX中，子進程的初始地址空間是父進程的一個副本，提示：子進程和父進程是可以有隻讀的共享內存區的。但是對於windows系統來説，從一開始父進程與子進程的地址空間就是不同的。
七、進程的終止
1、正常退出（自願，如用户點擊交互式頁面的叉號，或程序執行完畢調用發起系統調用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）
2、出錯退出（自願，python a.py中a.py不存在）
3、嚴重錯誤（非自願，執行非法指令，如引用不存在的內存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）
4、被其他進程殺死（非自願，如kill -9）
八、進程的層次結構
相同點：無論UNIX還是Windows，進程只有一個父進程。
不同點：1、UNIX中所有的進程，都是以init進程為根，組成樹形結構。父子進程共同組成一個進程組，當鍵盤發出一個信號時，該信號被送給當前與鍵盤相關的進程組中的所有成員。
2、Windows中沒有進程層次概念，進程地位相同。創建進程時，父進程得到句柄，可以控制子進程，句柄可以傳給其他子進程，因此沒有層次。
九、進程的狀態
tail -f access.log |grep '404'
執行程序tail，開啓一個子進程，執行程序grep，開啓另外一個子進程，兩個進程之間基於管道'|'通訊，將tail的結果作為grep的輸入。
進程grep在等待輸入（即I/O）時的狀態稱為阻塞，此時grep命令都無法運行
其實在兩種情況下會導致一個進程在邏輯上不能運行，
- 進程掛起是自身原因，遇到I/O阻塞，便要讓出CPU讓其他進程去執行，這樣保證CPU一直在工作
- 與進程無關，是操作系統層面，可能會因為一個進程佔用時間過多，或者優先級等原因，而調用其他的進程去使用CPU。
因而一個進程由三種狀態
十、進程併發的實現
硬件中斷一個正在運行的進程，把此時進程運行的所有狀態保存下來，為此，操作系統維護一張表格，即進程表（process table），每個進程佔用一個進程表項（這些表項也稱為進程控制塊）。
表存放了進程狀態的重要信息：程序計數器、堆棧指針、內存分配狀況、所有打開文件的狀態、帳號和調度信息，以及其他在進程由運行態轉為就緒態或阻塞態時，必須保存的信息，從而保證該進程在再次啓動時，就像從未被中斷過一樣。
