Python- 线程和进程

线程和进程

1. 同步和异步

针对结果

  • 同步 - 多任务,多个任务执行的时候有先后的顺序, 必须一个先执行后, 另外一个才能继续执行, 只有一条运行主线

  • 异步 - 多任务, 多个任务之间执行没有想先后顺序, 可以同时运行, 执行时先后顺序不会对程序有什么影响, 存在多条运行主线

2. 阻塞和非阻塞

针对运行状态 线程的状态(就绪、运行、阻塞)

  • 阻塞 - 从调用者的角度出发, 如果在调用的时候, 被卡住, 不能再继续往下执行, 需要等待, 就是 阻塞

  • 非阻塞 - 从调用者的角度出发, 如果在调用的时候, 没有被卡住, 能够继续向下执行, 无需等待, 就是 非阻塞

3. 并发和并行

  • 并发 - 同时进行

  • 并行 - 切换处理, 类似线程之间不断切换

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下面这篇文章可以参考

https://blog.csdn.net/timemachine119/article/details/54091323

进程和线程使用

  • 进程:内存独立, 线程共享同一进程的内存, 一个进程就像是一个应用程序(app)

  • 进程是资源的组合, 线程是执行的单位

  • 进程之间不能直接相互访问, 同一进程中的线程可以相互通讯

  • 创建新的进程很消耗系统资源, 线程非常轻量, 只需要保存线程运行时的必要数据, 如上下文, 程序的堆栈信息

  • 同一进程里的线程可以相互控制, 父进程可以控制子进程

开多进程

  • redis 缓存问题 读写分离, 单独设置缓存服务器来保存缓存, 读写都在该服务器上进行

关于 IO 密集型任务 和 计算密集型任务

  • CPU密集型 - 多进程 计算

  • IO密集型 - 多线程 文本操作

如果多线程的进程是CPU密集型的,那多线程并不能有多少效率上的提升,相反还可能会因为线程的频繁切换,导致效率下降,推荐使用多进程;如果是IO密集型,多线程进程可以利用IO阻塞等待时的空闲时间执行其他线程,提升效率。所以我们根据实验对比不同场景的效率

线程常用方法

  
  t.start() 激活线程  (开始)
  t.getName()  获取线程名称
  t.setName()  设置
  t.name : 获取或设置线程的名称
  
  t.is_alive()  判断线程是否为激活状态
  
  t.isAlive() :判断线程是否为激活状态
  
  t.setDaemon() 设置为后台线程或前台线程(默认:False);通过一个布尔值设置线程是否为守护线程,必须在执行start()方法之后才可以使用。如果是后台线程,主线程执行过程中,后台线程也在进行,主线程执行完毕后,后台线程不论成功与否,均停止;如果是前台线程,主线程执行过程中,前台线程也在进行,主线程执行完毕后,等待前台线程也执行完成后,程序停止
  
  t.isDaemon()  判断是否为守护线程
  
  t.ident :获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数,只有在调用了start()方法之后该属性才有效,否则它只返回None。
  
  t.join() :逐个执行每个线程,执行完毕后继续往下执行,该方法使得多线程变得无意义
  
  t.run() :线程被cpu调度后自动执行线程对象的run方法

进程

  
  
  
  import os
  import time
  import random
  
  from multiprocessing import Process
  
  
  def coding():
      while True:
          print('AAAAAA, 进程号:%s' % os.getpid())
          time.sleep(random.randint(1, 5))
          print('BBBBBBB, 进程号:%s' % os.getpid())
  
  
  def play():
      while True:
          print('1111111111, 进程号:%s' % os.getpid())
          time.sleep(random.randint(1, 5))
          print('2222222222, 进程号:%s' % os.getpid())
  
  
  def main():
      p1 = Process(target=coding)
      p2 = Process(target=play)
      
      p1.start()   # 进程之间在不阻塞的情况下是没有影响的,
      # 阻塞   等执行完才会进行下一个
      # p1.join()
      # p2.join(timeout=3)  # 设置超时时间
  
      p2.start()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      main()
  
  

线程

  
  
  
  
  import threading
  import time
  
  
  class Study(threading.Thread):
  
      def __init__(self, name):
          super(Study, self).__init__()
          self.s_name = name
  
      def run(self):  # 重构方法
          print('当前线程名称- %s' % threading.current_thread().name)
          print('开始学习!- %s' % self.s_name)
          time.sleep(3)
          print('学习结束')
          print('当前线程名称- %s' % threading.current_thread().name)
          # print('---' * 20)
  
  
  def main():
      
      s1 = Study('语文')
      s2 = Study('数学')
      
      # 守护线程  在 start 前  主线程结束 子线程会被强制结束
      # s1.daemon = True
      # s2.daemon = True
      
      # s1.start()
      # 阻塞
      # s1.join()  # 阻塞在这里  等 s1 结束 再向下执行程序
      
      # s2.start()
      
      s1.run()   # 都变为主线程  程序会顺序执行, 不存在同时执行
      s2.run()   # 相当于只是在执行函数, 并没有使用 多线程
      
      print('测试结束-----')
      
      # s1.run()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      main() 
  

  • 线程锁

多线程会共享资源, 需要线程锁, 当多个线程需要对同一资源进行修改时, 需要线程锁来保护资源, 避免操作资源出错

未加锁

  
  
  
  import threading
  
  
  class MyThread(threading.Thread):
  
      def __init__(self):
          super(MyThread, self).__init__()
          # self.s_name = s_name
  
      def run(self):
          global n
          print('number: %s,  threading name: %s'% (n, self.name))
          n += 1
  
  
  def main():
      thread_list = []
      for i in range(20):
          t1 = MyThread()
          thread_list.append(t1)
  
      for t in thread_list:
          t.start()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      n = 0
      main()

加线程锁

  • Lock() 和 RLock()

  • lock = threading.RLock() 允许加多把锁

  • lock = threading.Lock() 只能加一把锁

  • lock = threading.BoundedSemaphore(3) 同时允许三个线程进入, 同时进入的线程多于 3 时会引发 ValueError

锁的本质是内部有一个计数器,调用 acquire() 会使这个计数器 -1,release() 则是+1.计数器的值永远不会小于 0,当计数器到 0 时,再调用 acquire() 就会阻塞,直到其他线程来调用release()

  
  
  
  import threading
  
  
  mylock = threading.Lock()  # 添加锁
  
  
  class MyThread(threading.Thread):
  
      def __init__(self):
          super(MyThread, self).__init__()
          # self.s_name = s_name
  
      def run(self):
          if mylock.acquire():  # 锁定
              global n
              print('number: %s,  threading name: %s'% (n, self.name))
              n += 1
              mylock.release()  #释放锁
  
  
  def main():
      thread_list = []
      for i in range(20):
          t1 = MyThread()
          thread_list.append(t1)
  
      for t in thread_list:
          t.start()
  
  
  if __name__ == '__main__':
      n = 0
      main()
  

事件Event

python线程的事件用于主线程控制其他线程的执行,事件主要提供了三个方法 set、wait、clear。

事件处理的机制:全局定义了一个“Flag”,如果“Flag”值为 False,那么当程序执行 event.wait 方法时就会阻塞,如果“Flag”值为True,那么event.wait 方法时便不再阻塞。

  • clear:将“Flag”设置为False

  • set:将“Flag”设置为True

  • Event.isSet() :判断标识位是否为Ture

  
   1 # 事件 event
   2 lock = threading.Event()
   3 def task(arg):
   4     time.sleep(1)
   5     # 锁住所有的线程
   6     lock.wait()
   7     print(arg)
   8 for i in range(10):
   9     t = threading.Thread(target=task,args=(i,))
  10     t.start()
  11 while 1:
  12     value = input('>>:').strip()
  13     if value == '1':
  14         lock.set() # 打开锁,执行上面的print
  15         # lock.clear() # 再锁上

线程池

  • 会让线程 更具线程池设置的个数进行 执行, 每次同时执行的个数是设置的个数

  
  
  import time
  
  from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
  
  def task(i):
  
      time.sleep(2)
      print('hello!, 编号:', i)
  
  pool = ThreadPoolExecutor(3)
  
  for i in range(50):
      pool.submit(task, i)   # 每次输出 三个 hello
  

线程池的回调函数

  • 将前面函数的返回值作为后面的结果进行传递

  • future.add_done_callback(add1000)

  • num = future.result()

  
  
  import time
  
  from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
  
  
  def add100(num):
      print('我是 100 ')
      return num + 100
  
  
  def add1000(future):
      print('我是 + 1000')
      num = future.result()
      time.sleep(5)
      print(num + 1000)
  
  
  def main():
      pool = ThreadPoolExecutor(3)
      for num in range(1,50):
          print('开始计算数字:%s !' % num)
          future = pool.submit(add100, num)
          future.add_done_callback(add1000)  # 前面的结果返回后进行下个函数的调用
  
  
  if __name__ == '__main__':
      main()

多进程

  • 多进程之间可以数据共享

  
  
  import time
  
  from multiprocessing import Process
  
  
  def task():
      time.sleep(1)
      print('hello!')
  
  
  def main():
  
      for i in range(10):
          p = Process(target=task)
          # p.daemon = True
          p.start()
          # p.join()
      print('主进程结束!!!')
  
  
  if __name__ == '__main__':
      main()
      
      
  ###  数据共享
  
  import time
  
  from multiprocessing import Process, Array
  
  
  def task(num, li):
      time.sleep(1)
      li[num] = num
      print(list(li))
  
  
  def main():
      li = Array('i', 10)
      for i in range(10):
          p = Process(target=task, args=(i, li))
          # p.daemon = True
          p.start()
          # p.join()
      print('主进程结束!!!')
  
  
  if __name__ == '__main__':
      main()

进程池

和线程池差不多

  
  from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor as PPE
   
   
   #基本用法
   def task(arg):
       time.sleep(1)
       print(arg)
   
   pool = PPE(5)
   for i in range(10):
       pool.submit(task,i)
   
   
   # 进程池回调
   def call(arg):
       data = arg.result()
       print(data)
   
   def task(arg):
       print(arg)
       return arg+100
   
   pool = PPE(5)
   for i in range(10):
       obj = pool.submit(task,i)
       obj.add_done_callback(call)

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