介紹一下Process的概念，以及在Python中如何使用Process
Process
什麼是Process
我們所寫的程式或是一般的應用程式稱為Program，當我們啟動Program時，作業系統會將這些Program讀取到記憶體中再交由CPU執行，這時就變成了Process，所以Process其實就是正在進行中的Program。
Process的特性
- 是作業系統分配資源的最小單位，每一個Process都擁有一個獨立的PID，裡面都有包含一些資源，例如CPU、記憶體等等。
- Process和Process間是互相獨立的
名詞解釋
Concurrency (並發) vs Parallelism (並行)
我們在操作電腦時，通常會同時開啟很多應用程式(Browser, Spotify…)，也就是會同時存在著很多個Process要給CPU執行，但是CPU一次只能執行一個Process，它是如何做到同時處理這些Process的呢 ?
這邊要講到兩個名詞，Concurrency和Parallelism
Concurrency: 兩個Process依序給同一個CPU處理，但因為CPU切換處理兩個Process的速度太快了，讓我們看起來是同時執行的。
CPU會切換不同Process的時機有兩個
- 當Process遇到IO操作時，需要等待IO操作完成，這時作業系統就會做切換，去執行另一個Process。
- 當一個Process長期佔用CPU時，作業系統也會將其切換到另一個Process。
Parallelism: 真正的同時執行多個Process，因為一個CPU同時只能執行一個Process，所以必須要有多個CPU才辦得到。
Synchronous (同步) vs Asynchronous (非同步)
這兩個名詞描述的是任務的提交模式。
Synchronous: 任務提交完後，必須原地等待任務執行的結果，等待期間不做任何事情。
Asynchronous: 任務提交後，不原地等待任務執行的結果，直接去做其他事情，通常會用一個異步回調 (Callback)機制來處理返回的結果。
blocking (阻塞) vs non-blocking (非阻塞)
這兩個名詞描述的是Process的運行狀態。
blocking: 狀態圖中的Blocked State
non-blocking: 狀態圖中的Ready、Running State
Process 運行的狀態圖
- Running: Process正在被CPU執行
- Ready: Process正在等待被CPU執行
- Blocked: Process被IO阻塞住
- Running -> Ready: 當CPU切換到另一個Process時，該Process進入Ready狀態。
- Ready -> Running: 當CPU重新執行該Process，又回到Running狀態。
- Running -> Blocked: 當Process遇到IO被阻塞時，進入Blocked狀態。
- Blocked -> Ready: 當IO事件完成時，進入Ready狀態，等待CPU重新執行它。
上述名詞可以互相組合，最高效的組合是異步非阻塞模型。
在Python中使用Process
產生Process
在Python中可以使用multiprocessing的Library來產生多個Process。創建Process就是在記憶體中申請一塊記憶體空間將所需執行的程式碼丟進去，
一個行程對應在記憶體中就是一塊獨立的記憶體空間，多個行程對應在記憶體中就是多塊獨立的記憶體空間。Process與Process之間數據預設是無法進行交互的。
Join
Join方法讓主Process中的程式碼等待子Process結束後再繼續進行，但不影響其他子Process的運行。
Zombie Process(殭屍行程)、orphan Process(孤兒行程)和daemon Process (守護行程)
Zoombie Process: 沒有做任何事，只是佔著並耗用系統資源就是殭屍行程，產生這種行程的原因為，父行程開了子行程，該子行程完成後，因為要讓父行程能夠察看到它開設的子行程的一些訊息，例如占用的PID號或是運行時間等等，所以子行程不會立即釋放所占用的PID和資源。
所有行程都會有短暫的殭屍行程階段，最後才由父行程回收這些PID號。所以如果不斷地開設子行程，又還沒回收的話，系統的PID會被占用光，就沒有PID可以使用了。
Orphan Process: 子行程還存活著，但父行程卻意外死亡的話，這些子行程就稱為孤兒行程，作業系統會開設一個地方專門管理孤兒行程來回收相關資源。
Daemon Process: 當父行程死掉時，跟著一起死掉的其他行程。
行程之間的同步(加鎖)
行程之間的資料是不共享的，但是訪問同一個文件是沒有問題的，如果兩個行程同時操作某一個文件的話，可能會因為不同的訪問先後順序導致拿到的資料錯亂。要控制這種情況的話，就是要保證同時間只會有一個行程在操作這份文件，用的方式就是加鎖。
加鎖的目的就是把並行變成了串行，犧牲了執行速度但保證了資料的安全
搶票範例 (未加鎖)
搶票範例 (加鎖)
IPC (Inter-Process Communication)機制
因為行程和行程之間的資料是不共享的，如果要讓行程跟行程之間互相共享資料，彼此間溝通的話，可以用上面所講的文件來共享資料。但缺點是，必須自己去處理兩個行程同時處理文件的狀況，也就是要加鎖處理。
因此我們要找一個IPC的解決方案，它最好符合
- 效率高(最好是可以操作記憶體裡的資料，不用像文件到硬碟去找)
- 已經幫我們處理好了鎖的問題
Queue就是一個符合這兩個要求的IPC方案
生產者與消費者模型
在兩個行程溝通時，通常會有分成產生資料的行程(生產者)以及消費資料的行程(消費者)。
如果生產者生產很快，消費者消費很慢的話，那生產者就必須等到消費者消費完才能再繼續生產資料。
如果消費者消費很快，那消費者也必須等待生產者生產。
生產者消費者模式，就是用來解決這兩個腳色的強耦合問題，在此模型中，生產者與消費者不直接通信，而是透過一個queue來進行通信，也就是說生產者會把數據放到queue中，再由消費者去拿出來消耗掉。所以就好像多了一個緩衝，來平衡生產者消費者的處理能力。
生產者 < — -> Queue < — -> 消費者
行程池 (Process Pool)
要加快系統處理的速度，會希望CPU可以並行處理，而開很多個行程是其中一個方法，但是缺點是一直開設行程，反而會造成效率下降，因為開設行程也會耗費系統的資源，所以我們需要有一個控制中心來幫我們在保證計算機安全的情況下，最大化的利用行程，這就是行程池的功能。
同步調用
非同步調用
