Python多线程编程

序

学习还是要多总结，不然老忘啊。
经常说的一个话题：Python多线程是假的多线程。具体python为什么在多线程方面比较弱呢？

以下资料来自于网络的整理。

全局解释器锁（GIL）

Python代码的执行由Python虚拟机（解释器）来控制。

Python在设计之初就考虑要在主循环中，同时只有一个线程在执行，就像单CPU的系统中运行多个进程那样，内存中可以存放多个程序，但任意时刻，只有一个程序在CPU中运行。

同样地，虽然Python解释器可以运行多个线程，只有一个线程在解释器中运行。

对Python虚拟机的访问由全局解释器锁（GIL）来控制，正是这个锁能保证同时只有一个线程在运行。在多线程环境中，Python虚拟机按照以下方式执行。

1. 设置GIL。
2. 切换到一个线程去执行。
3. 运行。
4. 把线程设置为睡眠状态。
5. 解锁GIL。
6. 再次重复以上步骤。

对所有面向I/O的（会调用内建的操作系统C代码的）程序来说，GIL会在这个I/O调用之前被释放，以允许其他线程在这个线程等待I/O的时候运行。如果某线程并未使用很多I/O操作，它会在自己的时间片内一直占用处理器和GIL。也就是说，I/O密集型的Python程序比计算密集型的Python程序更能充分利用多线程的好处。

我们都知道，比方我有一个4核的CPU，那么这样一来，在单位时间内每个核只能跑一个线程，然后时间片轮转切换。但是Python不一样，它不管你有几个核，单位时间多个核只能跑一个线程，然后时间片轮转。看起来很不可思议？但是这就是GIL搞的鬼。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。通常我们用的解释器是官方实现的CPython，要真正利用多核，除非重写一个不带GIL的解释器。

即：

• 你就不应该用Python写CPU密集型的代码…效率摆在那里…

如果确实需要在CPU密集型的代码里用concurrent，就去用multiprocessing库。这个库是基于multi process实现了类multi thread的API接口，并且用pickle部分地实现了变量共享。

再加一条，如果你不知道你的代码到底算CPU密集型还是IO密集型，教你个方法：multiprocessing这个module有一个dummy的sub module，它是基于multithread实现了multiprocessing的API。假设你使用的是multiprocessing的Pool，是使用多进程实现了concurrency

from multiprocessing import Pool

如果把这个代码改成下面这样，就变成多线程实现concurrency

from multiprocessing.dummy import Pool

两种方式都跑一下，哪个速度快用哪个就行了。

此外，还有concurrent.futures这个东西，包含ThreadPoolExecutor和ProcessPoolExecutor，可能比multiprocessing更简单

concurrent.futures

concurrent.futures基础：
python并发之concurrent.futures https://blog.csdn.net/dutsoft/article/details/54728706

concurrent.futures实例：
python concurrent.futures https://www.cnblogs.com/kangoroo/p/7628092.html

用c语言链接库来解决cpu密集型任务的多核多线程问题

难道就如此？我们没有办法在Python中利用多核？当然可以！刚才的多进程算是一种解决方案，还有一种就是调用C语言的链接库。对所有面向I/O的（会调用内建的操作系统C代码的）程序来说，GIL会在这个I/O调用之前被释放，以允许其他线程在这个线程等待I/O的时候运行。我们可以把一些 计算密集型任务用C语言编写，然后把.so链接库内容加载到Python中，因为执行C代码，GIL锁会释放，这样一来，就可以做到每个核都跑一个线程的目的！

总结

Python多线程相当于单核多线程，多线程有两个好处：CPU并行，IO并行，单核多线程相当于自断一臂。所以，在Python中，可以使用多线程，但不要指望能有效利用多核。如果一定要通过多线程利用多核，那只能通过C扩展来实现，不过这样就失去了Python简单易用的特点。不过，也不用过于担心，Python虽然不能利用多线程实现多核任务，但可以通过多进程实现多核任务。多个Python进程有各自独立的GIL锁，互不影响。

参考

https://www.zhihu.com/question/23474039/answer/269526476