• Python中多进程和协程的使用


    Python 为什么推荐使用多进程而不是多线程?

    谈谈python的GIL,多线程,多进程

    1、GIL是什么?GIL的全称是Gloobal Interpreter Lock(全局解释器锁),来源是python设计之初考虑,为了数据安全所做的决定。

    2、每个CPU在同一时间只能执行一个线程:在单核CPU下的多线程其实都只是并发,不是并行。并发和并行从宏观上来讲都是同时处理多路请求的概念。但是并发和并行又有区别,并行是指两个或者两个以上的事件在同一时刻发生,而并发是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生。

    3、在Python多线程下,每个线程的执行方式:

      1、获取GIL

      2、执行代码直到sleep或者是python虚拟机将其挂起

      3、释放GIL

      可见,一个线程想要执行,必须先拿到GIL,我们可以把GIL看做是“通行证”,并且在一个python进程中,GIL只有一个。拿不到通行证的线程,就不允许进入CPU执行。

      在python2.X里,GIL的释放逻辑是当前线程遇到IO操作或者ticks计数达到100(ticks可以看作是python自身的一个计数器,专门作用于GIL,每次释放后归零,这个计数可以通过sys.setcheckinterval来调整),进行释放。

      而每次释放GIL锁,线程进行锁竞争,切换线程,会消耗资源。并且由于GIL锁存在,python里一个进程永远只能同时执行一个线程(拿到GIL的线程才能执行),这就是为什么在多核CPU上,python的多线程效率并不高。

    4、那么是不是python的多线程就完全没用?

      1、CPU密集型代码(各种循环处理,计数等等),在这种情况下,ticks计数很快就会达到阈值,然后出发GIL的释放与再竞争(多个线程来回切换当然需要消耗资源的),所以python下的多线程多CPU密集型代码并不友好。

      2、IO密集型代码(文件处理,网络爬虫等),多线程能够有效提升效率(单线程下有IO操作会进行IO等待,造成不必要的时间浪费,而开启多线程能在线程A等待时,自动切换到线程B,可以不浪费CPU资源,从而提升程序执行效率)。所以python的多线程对IO密集型代码比较友好。

    5、而在python 3.X中,GIL不使用ticks计数,改为使用计时器(执行时间达到阈值后,当前线程释放GIL),这样对CPU密集型程序更加友好,但依然没有解决GIL导致的同一时间只能执行一个线程的问题,所以效率依然不尽如人意。

    6、多核多线程比单核多线程更差,原因是单核下多线程,每次释放GIL,唤醒的那个线程都能获取到GIL锁,所以能够无缝执行,但多核下,CPU0释放GIL后,其他的CPU上的线程都会进行竞争,但是GIL可能会马上又被CPU0拿到,导致其他几个CPU上被唤醒后的线程会醒着等待到切换时间后又进入待调度状态,这样会造成线程颠簸,导致效率更低。

    回到最开始的问题:经常我们会听到老手说:“python 下想要充分利用多核CPU,就用多进程”,的原因是什么?

    原因是:每个进程有各自独立的GIL,互不干扰,这样就可以真正意义上的并行执行,所以在python中,多进程执行效率优于多线程(仅仅针对多核CPU而言)

    结论:多核下,想做并行提升效率,比较通用的方法是使用多进程,能够有效提高执行效率。

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