浅谈Python中多线程的效率问题

关于多进程开发可以使用多核CPU而单进程多线程开发不能使用多核CPU的问题?

解读:本质上是官方提供的Cpython解释器的问题,原因是上世纪90年代,当时是单核CPU的大背景下,龟叔为了解决多线程之间恶意竞争资源而出现的诸多问题,特别设计了GIL锁。但是由于科技的发展,以及计算机硬件条件的改变,如今在多核CPU的大背景下,这个问题也是越来越突出,但是龟叔在社区反馈:考虑到GIL锁,已经植入到Cpython解释器多年,并与解释器产生千丝万缕的联系,所以强行调整可能会牵一发而动全身,导致Cpython解释器出现各种问题。所以Python的多线程并发问题,适中始终没有得到有效的解决。

那接下来我们谈谈Python中多线程的效率问题?

这个要从两方面来看待,CPU密集型操作和IO密集型操作:

  • 1、CPU密集型代码(各种循环处理、计数等涉及科学计算业务部分),在这种情况下,ticks计数很快就会达到阈值,然后触发GIL的释放与再竞争(多个线程来回切换当然是需要消耗资源的),所以Cpython下的多线程对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的资源,从而能提升程序执行效率)。所以Cpython的多线程对IO密集型代码比较友好。

  • 3.而在python3.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。

  • 4.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CPU上的线程都会进行竞争,但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(thrashing),导致效率更低

总结:回到最开始的问题:经常我们会听到老手说:“Cpython解释器下想要充分利用多核CPU,就用多进程”,原因是什么呢?
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Cpython中,多进程的执行效率优于多线程(仅仅针对多核CPU而言)。

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转载自blog.csdn.net/qq_41475067/article/details/112293009
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