Python：进程与线程

单核 CPU 是如何执行任务的呢？操作系统轮流让各个任务交替执行，任务 1 执行 0.01s，切换到任务 2，任务 2 执行 0.01s，再切换到任务 3，这样反复执行下去。表面上看，每个任务都是交替执行的，但是，由于 CPU 的执行速度实在太快了，我们感觉就像所有任务在同时执行一样。

真正的并行执行多任务只能在多核 CPU上实现，但是，由于任务数量远远多于 CPU 和核心数量，所以，操作系统也会自动把很多任务轮流调度到每个核心上执行。

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程 Process，比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程。在一个进程内部，要同时干多件事情，就需要同时运行多个子任务，我们把进程内的这些子任务成为线程 Thread。

由于每个进程至少要干一件事，所以，一个进程至少有一个线程。当然，像 Word 这种复杂的进程可以有多个线程，多个线程可以同时执行，多线程的执行方式和多线程是一样的，也是由操作系统在多个线程之间快速切换，让每个线程都短暂地交替运行，看起来就像同时执行一样。当然，真正地同时执行多线程需要多核 CPU 才可能实现。

多任务的实现有 3 种方式：

• 多进程模式
• 多线程模式
• 多进程 + 多线程模式

多进程

multiprocessing 模块提供了一个 Process 类来代表一个进程对象。

from multiprocessing import Process
import os


def run_proc(name):
    print('Run child process %s (%s)...' % (name, os.getpid()))


if __name__ == '__main__':
    print('Parent process %s.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',))
    print('Child process will start.')
    p.start()
    p.join()
    print('Child process end.')

多线程

启动一个线程就是把一个函数传入并创建 Thread 实例，然后调用 start( ) 开始执行。

import time, threading


def loop():
    print('thread %s is running...' % threading.current_thread().name)
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print('thread %s >>> %s' % (threading.current_thread().name, n))
        time.sleep(1)
    print('thread %s ended.' % threading.current_thread().name)


if __name__ == "__main__":
    print('thread %s is running...' % threading.current_thread().name)
    t = threading.Thread(target=loop, name='LoopThread')
    t.start()
    t.join()
    print('thread %s ended.' % threading.current_thread().name)

线程锁

balance = 0
lock = threading.Lock()

def run_thread(n):
    for i in range(100000):
        # 先要获取锁 :
        lock.acquire()
        try:
            # 放心地改吧 :
            change_it(n)
        finally:
            # 改完了一定要释放锁 :
            lock.release()

Python 的线程虽然是真正的线程，但解释器执行代码时，有一个 GIL 锁：Global Interpreter Lock，任何 Python 线程执行前，必须先获得 GIL 锁，然后，每执行 100 条字节码，解释器就自动释放 GIL 锁，让别的线程有机会执行。这个全局 GIL 全局锁实际上把所有线程的执行代码都给上了锁，所以，多线程在 Python 中只能交替执行，即使 100 个线程跑在 100 核 CPU 上，也只能用到 1 个核。

非原创，原文来源廖雪峰 Python 教程。