python_并行与并发、多线程

问题一： 计算机是如何执行程序指令的？

问题二： 计算机如何实现并发的？

轮询调度实现并发执行 程序1-8轮询完成，才再CPU上运行

问题三： 真正的并行需要依赖什么？

并行需要的核心条件

多进程实现并行

问题一： 什么是进程？

计算机程序是存储在磁盘上的文件。

　　只有把它们加载到内存中，并被操作系统调用 它们才会拥有其自己的生命周期。

进程表示一个正在执行的程序。

　　每个进程都有独立地址空间以及其他的辅助数据

进程（Process）

　　是计算机中已运行程序的实例

问题二： 如何在Python中使用进程？

import multiprocessing   # 导入进程模块
import datetime
import time

def func(data):

    while True:
        print(datetime.datetime.now())

        sum = data + 100
        print(sum)
        time.sleep(2)

        print(datetime.datetime.now())

if __name__ == '__main__':

    p = multiprocessing.Process(target=func, args=(123,))    # 创建一个进程，args传参 必须是元组
    p.start()    # 运行线程p

    while True:
        time.sleep(2)
        print("我是主进程")

进程使用步骤

问题三： 多进程实现并行的必要条件是什么？

总进程数量不多于 CPU核心数量！

如果不满足，那么运行的程序都是 轮询调度产生的假象。

多线程实现并发

 问题一：什么是线程？

线程被称作轻量级进程。
　　线程是进程中的一个实体，操作系统不会为进程分配内存空间，它只有一点在运行中必不可少的资源
线程被包含在进程中,是进程中的实际运作单位
　　同一个进程内的多个线程会共享相同的上下文，
　　也就是共享资源（内存和数据）。
线程（thread）
　　是操作系统能够进行运算调度的最小单位

问题二： 如何在Python中使用线程？

import multiprocessing  # 引用进程模块
import threading    # 引用线程模块
import time

def func(data):
    while True:
        time.sleep(1)
        data += 1
        print(data)

# mult = multiprocessing.Process(target=func, args=(1314,))
# mult.start()  # 运行进程

thre = threading.Thread(target=func, args=(500,))   # 创建一个线程
thre.start()  # 运行线程

print("这是主进程")

进程使用步骤

问题三： 为什么多线程不是并行？

稳定性
　　进程具有独立的地址空间，一个进程崩溃后，不会对其它进程产生影响。
　　线程共享地址空间，一个线程非法操作共享数据崩溃后，整个进程就崩溃了。
创建开销
　　创建进程操作系统是要分配内存空间和一些其他资源的。开销很大
　　创建线程操作系统不需要再单独分配资源，开销较小
切换开销
　　不同进程直接是独立的， 切换需要耗费较大资源
　　线程共享进程地址空间， 切换开销小

GIL锁（线程锁）

Python在设计的时候，还没有多核处理器的概念。
因此，为了设计方便与线程安全，直接设计了一个锁。
这个锁要求，任何进程中，一次只能有一个线程在执行。

因此，并不能为多个线程分配多个CPU。
所以Python中的线程只能实现并发，
而不能实现真正的并行。

但是Python3中的GIL锁有一个很棒的设计，
在遇到阻塞（不是耗时）的时候，会自动切换线程。

很多库是基于GIL锁写的，取消代价太大
进程可以实现并行和并发
线程只能实现并发

遇到阻塞就自动切换。
我们可以利用这种机制来
充分利用CPU

那么最后：

使用多进程与多线程来实现并发服务器

 

使用多进程与多线程实现并发服务器的关键点
关键点一： 多进程是并行执行，
                 相当于分别独立得处理各个请求。
关键点二： 多线程，虽然不能并行运行，
                 但是可以通过避开阻塞切换线程
                 来实现并发的效果，并且不浪费cpu

服务端实现代码：

import threading  # 创建一个线程
import socket

server = socket.socket()
server.bind(('0.0.0.0', 8888))
server.listen() # 监听

def workon(conn):
    while True:
        data = conn.recv(1024)

        if data == b'':
            conn.close()
            break
        else:
            print("接收到的消息: {}".format(data.decode()))
            conn.send(data)

# 主线程
while True:
    conn, addr = server.accept()
    print("{}正在连接".format(addr))

    # 线程去处理消息
    p = threading.Thread(target=workon, args=(conn,))
    p.start()

客户端代码：

import socket

click = socket.socket()
click.connect(('127.0.0.1', 8888))

while True:
     data = input("请输入你要发送的数据：")
     click.send(data.encode())
     print("接收到的消息: {}".format(click.recv(1024).decode()))

总结完成！

作者：含笑半步颠√

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