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小白都看懂了,Python 中的線程和進程精講,建議收藏

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眾所周知,CPU是計算機的核心,它承擔了所有的計算任務。而操作系統是計算機的管理者,是壹個大管家,它負責任務的調度,資源的分配和管理,統領整個計算機硬件。應用程序是具有某種功能的程序,程序運行與操作系統之上

在很早的時候計算機並沒有線程這個概念,但是隨著時代的發展,只用進程來處理程序出現很多的不足。如當壹個進程堵塞時,整個程序會停止在堵塞處,並且如果頻繁的切換進程,會浪費系統資源。所以線程出現了

線程是能擁有資源和獨立運行的最小單位,也是程序執行的最小單位。壹個進程可以擁有多個線程,而且屬於同壹個進程的多個線程間會***享該進行的資源

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進程時壹個具有壹定功能的程序在壹個數據集上的壹次動態執行過程。進程由程序,數據集合和進程控制塊三部分組成。程序用於描述進程要完成的功能,是控制進程執行的指令集;數據集合是程序在執行時需要的數據和工作區;程序控制塊(PCB)包含程序的描述信息和控制信息,是進程存在的唯壹標誌

在Python中,通過兩個標準庫 thread 和 Threading 提供對線程的支持, threading 對 thread 進行了封裝。 threading 模塊中提供了 Thread , Lock , RLOCK , Condition 等組件

在Python中線程和進程的使用就是通過 Thread 這個類。這個類在我們的 thread 和 threading 模塊中。我們壹般通過 threading 導入

默認情況下,只要在解釋器中,如果沒有報錯,則說明線程可用

守護模式:

現在我們程序代碼中,有多個線程, 並且在這個幾個線程中都會去 操作同壹部分內容,那麽如何實現這些數據的***享呢?

這時,可以使用 threading庫裏面的鎖對象 Lock 去保護

Lock 對象的acquire方法 是申請鎖

每個線程在操作***享數據對象之前,都應該申請獲取操作權,也就是調用該***享數據對象對應的鎖對象的acquire方法,如果線程A 執行了 acquire() 方法,別的線程B 已經申請到了這個鎖, 並且還沒有釋放,那麽 線程A的代碼就在此處 等待 線程B 釋放鎖,不去執行後面的代碼。

直到線程B 執行了鎖的 release 方法釋放了這個鎖, 線程A 才可以獲取這個鎖,就可以執行下面的代碼了

如:

到在使用多線程時,如果數據出現和自己預期不符的問題,就可以考慮是否是***享的數據被調用覆蓋的問題

使用 threading 庫裏面的鎖對象 Lock 去保護

Python中的多進程是通過multiprocessing包來實現的,和多線程的threading.Thread差不多,它可以利用multiprocessing.Process對象來創建壹個進程對象。這個進程對象的方法和線程對象的方法差不多也有start(), run(), join()等方法,其中有壹個方法不同Thread線程對象中的守護線程方法是setDeamon,而Process進程對象的守護進程是通過設置daemon屬性來完成的

守護模式:

其使用方法和線程的那個 Lock 使用方法類似

Manager的作用是提供多進程***享的全局變量,Manager()方法會返回壹個對象,該對象控制著壹個服務進程,該進程中保存的對象運行其他進程使用代理進行操作

語法:

線程池的基類是 concurrent.futures 模塊中的 Executor , Executor 提供了兩個子類,即 ThreadPoolExecutor 和 ProcessPoolExecutor ,其中 ThreadPoolExecutor 用於創建線程池,而 ProcessPoolExecutor 用於創建進程池

如果使用線程池/進程池來管理並發編程,那麽只要將相應的 task 函數提交給線程池/進程池,剩下的事情就由線程池/進程池來搞定

Exectuor 提供了如下常用方法:

程序將 task 函數提交(submit)給線程池後,submit 方法會返回壹個 Future 對象,Future 類主要用於獲取線程任務函數的返回值。由於線程任務會在新線程中以異步方式執行,因此,線程執行的函數相當於壹個“將來完成”的任務,所以 Python 使用 Future 來代表

Future 提供了如下方法:

使用線程池來執行線程任務的步驟如下:

最佳線程數目 = ((線程等待時間+線程CPU時間)/線程CPU時間 )* CPU數目

也可以低於 CPU 核心數

使用線程池來執行線程任務的步驟如下:

關於進程的開啟代碼壹定要放在 if __name__ == '__main__': 代碼之下,不能放到函數中或其他地方

開啟進程的技巧

開啟進程的數量最好低於最大 CPU 核心數