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斯坦福学生必用的Python进程、线程、协程学习笔记

toyiye 2024-06-21 12:11 7 浏览 0 评论

Python进程、线程、协程学习笔记,希望对你有帮助

一、从操作系统角度

操作系统处理任务,

调度单位是 进程线程

1.进程:

表示一个程序的执行活动

(打开程序、读写程序数据、关闭程序)

2.线程:

执行某个程序时,

该进程调度的最小执行单位

(执行功能1,执行功能2)

  • 一个程序至少有一个进程
  • 一个进程至少有一个线程

1.并行:

需要处理的任务数 == CPU核心数量

两个任务

两个核心

任务1:-------------

任务2:-------------

2.并发:

需要处理的任务数 > CPU核心数量

三个任务

一个核心

任务1: ----- ------

任务2: ------

任务3: ------

二、从程序角度

多进程和多线程

表示:当前程序可以同时执行多个任务

进程和线程都是由

操作系统调度完成

1.进程:

  • 每个进程都是有自己独立的内存空间,不同进程之间的内存空间是不能共享。
  • 不同进程之间的通信是由操作系统来完成的。
  • 不同进程之间的通信效率低切换开销也大。

2.线程:

  • 一个进程下可以有多个线程,同一个进程内的线程可以共享内存空间.
  • 不同线程之间的通信 有进程 管理。
  • 不同线程之间的通信效率高,切换开销小。

3.互斥锁:

共享意味着多个线程的竞争

会导致不安全问题。

为了保护内存空间的数据不被多个线程同时读写,

导致数据隐患,

于是诞生了" 互斥锁 "。

"互斥锁":

一种安全有序的让多个线程访问进程内存空间的机制。

当一个线程在访问进程内存空间时,

互斥锁可以防止其他线程访问

解释型语言:执行程序时,解释器按行执行程序内容,执行时检查问题。

编译型语言:通过编译器将程序编译为一个可执行文件,执行前检查问题。

三、Python中的多线程:

GIL(全局解释器锁):

同一时刻只能有一个线程在运行。

坏处:

多线程不能充分利用多核CPU资源。

好处:

从根本上杜绝了多线程访问内存空间的安全问题。

Python的多线程不适合并行,

但非常适合并发。

Python的多线程在遇到 IO阻塞函数执行,

会自动释放GIL,

让后面的线程执行任务。

如果没有 IO 操作,

那么解释器会每隔100次操作后,

强制释放GIL,让后面的线程执行。

import sys

sys.getcheckinterval()

1.多进程:

适用于密集CPU任务,

可以充分调度CPU资源(大量的并行运算)。

multiprocessing

缺点:不适用于需要大量数据通信和多次切换的场景,因为进程之间通信和切换成本高。

2.多线程:

适用于密集IO任务(网络IO,磁盘IO,数据库IO),

在IO阻塞时可以切换线程执行。

threading.Thread、multiprocessing.dummy

<pre style="box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: transparent; font-family: Consolas, Menlo, Courier, monospace; font-size: 16px; white-space: normal; color: rgb(34, 34, 34); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">缺点:同一个CPU时间片只能执行一个任务,不能做到并行,只能做到并发。优点:线程之间切换和通信非常方便,开销小。</pre>

3.协程:

由程序员自行编写调度功能,

切换协程就好比切换一个函数,

几乎没有切换开销。

特点是在单线程上执行多个任务,

调度由程序员控制,不经过操作系统,

所以没有进程线程的切换开销,

也不需要处理锁。

gevent

monkey.patch_all()

monkey的作用是将Python底层的网络库socket、select自动打个补丁,

程序在遇到网络IO阻塞时,

可以自动切换协程工作。

(该补丁不适用于本地IO)

<pre style="box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: transparent; font-family: Consolas, Menlo, Courier, monospace; font-size: 16px; white-space: normal; color: rgb(34, 34, 34); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">优点:协程任务是基于用户的,不经过操作系统,执行效率极高。缺点:单线程执行,不能处理 CPU密集任务,和密集本地IO任务。</pre>

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