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python真正的多线程

发布时间: 2022-07-12 03:55:03

Ⅰ 书声琅琅教育旗下智圭谷:如何在python中实现多线程

python主要是通过thread和threading这两个模块来实现多线程支持。
python的thread模块是比较底层的模块,python的threading模块是对thread做了一些封装,可以更加方便的被使用。但是python(cpython)由于GIL的存在无法使用threading充分利用CPU资源,如果想充分发挥多核CPU的计算能力需要使用multiprocessing模块(Windows下使用会有诸多问题)。
python3.x中已经摒弃了Python2.x中采用函数式thread模块中的start_new_thread()函数来产生新线程方式。python3.x中通过threading模块创建新的线程有两种方法:
1、通过threading.Thread(Target=executable Method)-即传递给Thread对象一个可执行方法(或对象)
2、继承threading.Thread定义子类并重写run()方法。第二种方法中,唯一必须重写的方法是run()。
了解更多python知识,0基础新手python在线学习就上智圭谷-书声琅琅教育旗下高端IT教育品牌,专注python语言领域

Ⅱ 什么是线程(多线程),Python多线程的好处

几乎所有的操作系统都支持同时运行多个任务,一个任务通常就是一个程序,每一个运行中的程序就是一个进程。当一个程序运行时,内部可能包含多个顺序执行流,每一个顺序执行流就是一个线程。

线程和进程

几乎所有的操作系统都支持进程的概念,所有运行中的任务通常对应一个进程(Process)。当一个程序进入内存运行时,即变成一个进程。进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

一般而言,进程包含如下三个特征:

独立性:进程是系统中独立存在的实体,它可以拥有自己的独立的资源,每一个进程都拥有自己的私有的地址空间。在没有经过进程本身允许的情况下,一个用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。

动态性:进程与程序的区别在于,程序只是一个静态的指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集合。在进程中加入了时间的概念。进程具有自己的生命周期和各种不同的状态,在程序中是没有这些概念的。

并发性:多个进程可以在单个处理器上并发执行,多个进程之间不会互相影响。

并发(Concurrency)和并行(Parallel)是两个概念,并行指在同一时刻有多条指令在多个处理器上同时执行;并发才旨在同一时刻只能有一条指令执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。

大部分操作系统都支持多进程并发执行,现代的操作系统几乎都支持同时执行多个任务。例如,程序员一边开着开发工具在写程序,一边开着参考手册备查,同时还使用电脑播放音乐……除此之外,每台电脑运行时还有大量底层的支撑性程序在运行……这些进程看上去像是在同时工作。

但事实的真相是,对于一个 CPU 而言,在某个时间点它只能执行一个程序。也就是说,只能运行一个进程,CPU 不断地在这些进程之间轮换执行。那么,为什么用户感觉不到任何中断呢?

这是因为相对人的感觉来说,CPU 的执行速度太快了(如果启动的程序足够多,则用户依然可以感觉到程序的运行速度下降了)。所以,虽然 CPU 在多个进程之间轮换执行,但用户感觉到好像有多个进程在同时执行。

现代的操作系统都支持多进程的并发执行,但在具体的实现细节上可能因为硬件和操作系统的不同而采用不同的策略。比较常用的策略有:

共用式的多任务操作策略,例如 Windows 3.1 和 Mac OS 9 操作系统采用这种策略;

抢占式的多任务操作策略,其效率更高,目前操作系统大多采用这种策略,例如 Windows NT、Windows 2000 以及 UNIX/Linux 等操作系统。

多线程则扩展了多进程的概念,使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。线程(Thread)也被称作轻量级进程(Lightweight Process),线程是进程的执行单元。就像进程在操作系统中的地位一样,线程在程序中是独立的、并发的执行流。

当进程被初始化后,主线程就被创建了。对于绝大多数的应用程序来说,通常仅要求有一个主线程,但也可以在进程内创建多个顺序执行流,这些顺序执行流就是线程,每一个线程都是独立的。

线程是进程的组成部分,一个进程可以拥有多个线程,一个线程必须有一个父进程。线程可以拥有自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量,但不拥有系统资源,它与父进程的其他线程共享该进程所拥有的全部资源。因为多个线程共享父进程里的全部资源,因此编程更加方便;但必须更加小心,因为需要确保线程不会妨碍同一进程中的其他线程。

线程可以完成一定的任务,可以与其他线程共享父进程中的共享变量及部分环境,相互之间协同未完成进程所要完成的任务。

线程是独立运行的,它并不知道进程中是否还有其他线程存在。线程的运行是抢占式的,也就是说,当前运行的线程在任何时候都可能被挂起,以便另外一个线程可以运行。

一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发运行。

从逻辑的角度来看,多线程存在于一个应用程序中,让一个应用程序可以有多个执行部分同时执行,但操作系统无须将多个线程看作多个独立的应用,对多线程实现调度和管理,以及资源分配。线程的调度和管理由进程本身负责完成。

简而言之,一个程序运行后至少有一个进程,在一个进程中可以包含多个线程,但至少要包含一个主线程。

归纳起来可以这样说,操作系统可以同时执行多个任务,每一个任务就是一个进程,进程可以同时执行多个任务,每一个任务就是一个线程。

多线程的好处

线程在程序中是独立的、并发的执行流。与分隔的进程相比,进程中线程之间的隔离程度要小,它们共享内存、文件句柄和其他进程应有的状态

因为线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。

线程比进程具有更高的性能,这是由于同一个进程中的线程都有共性多个线程共享同一个进程的虚拟空间。线程共享的环境包括进程代码段、进程的公有数据等,利用这些共享的数据,线程之间很容易实现通信。

操作系统在创建进程时,必须为该进程分配独立的内存空间,并分配大量的相关资源,但创建线程则简单得多。因此,使用多线程来实现并发比使用多进程的性能要高得多。

总结起来,使用多线程编程具有如下几个优点:

进程之间不能共享内存,但线程之间共享内存非常容易。

操作系统在创建进程时,需要为该进程重新分配系统资源,但创建线程的代价则小得多。因此,使用多线程来实现多任务并发执行比使用多进程的效率高。

Python 语言内置了多线程功能支持,而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式,从而简化了 Python 的多线程编程。

在实际应用中,多线程是非常有用的。比如一个浏览器必须能同时下载多张图片;一个 Web 服务器必须能同时响应多个用户请求;图形用户界面(GUI)应用也需要启动单独的线程,从主机环境中收集用户界面事件……总之,多线程在实际编程中的应用是非常广泛的。

Ⅲ python多线程的几种方法

Python进阶(二十六)-多线程实现同步的四种方式
临界资源即那些一次只能被一个线程访问的资源,典型例子就是打印机,它一次只能被一个程序用来执行打印功能,因为不能多个线程同时操作,而访问这部分资源的代码通常称之为临界区。
锁机制
threading的Lock类,用该类的acquire函数进行加锁,用realease函数进行解锁
import threadingimport timeclass Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.lock = threading.Lock() def add(self):
self.lock.acquire()#加锁,锁住相应的资源
self.num += 1
num = self.num
self.lock.release()#解锁,离开该资源
return num

n = Num()class jdThread(threading.Thread):
def __init__(self,item):
threading.Thread.__init__(self)
self.item = item def run(self):
time.sleep(2)
value = n.add()#将num加1,并输出原来的数据和+1之后的数据
print(self.item,value)for item in range(5):
t = jdThread(item)
t.start()
t.join()#使线程一个一个执行

当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“同步阻塞”(参见多线程的基本概念)。
直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。
信号量
信号量也提供acquire方法和release方法,每当调用acquire方法的时候,如果内部计数器大于0,则将其减1,如果内部计数器等于0,则会阻塞该线程,知道有线程调用了release方法将内部计数器更新到大于1位置。
import threadingimport timeclass Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.sem = threading.Semaphore(value = 3) #允许最多三个线程同时访问资源

def add(self):
self.sem.acquire()#内部计数器减1
self.num += 1
num = self.num
self.sem.release()#内部计数器加1
return num

n = Num()class jdThread(threading.Thread):
def __init__(self,item):
threading.Thread.__init__(self)
self.item = item def run(self):
time.sleep(2)
value = n.add()
print(self.item,value)for item in range(100):

Ⅳ python多线程几种方法实现

Python进阶(二十六)-多线程实现同步的四种方式
临界资源即那些一次只能被一个线程访问的资源,典型例子就是打印机,它一次只能被一个程序用来执行打印功能,因为不能多个线程同时操作,而访问这部分资源的代码通常称之为临界区。
锁机制
threading的Lock类,用该类的acquire函数进行加锁,用realease函数进行解锁
import threadingimport timeclass Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.lock = threading.Lock() def add(self):
self.lock.acquire()#加锁,锁住相应的资源
self.num += 1
num = self.num
self.lock.release()#解锁,离开该资源
return num

n = Num()class jdThread(threading.Thread):
def __init__(self,item):
threading.Thread.__init__(self)
self.item = item def run(self):
time.sleep(2)
value = n.add()#将num加1,并输出原来的数据和+1之后的数据
print(self.item,value)for item in range(5):
t = jdThread(item)
t.start()
t.join()#使线程一个一个执行

当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“同步阻塞”(参见多线程的基本概念)。
直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。
信号量
信号量也提供acquire方法和release方法,每当调用acquire方法的时候,如果内部计数器大于0,则将其减1,如果内部计数器等于0,则会阻塞该线程,知道有线程调用了release方法将内部计数器更新到大于1位置。
import threadingimport timeclass Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.sem = threading.Semaphore(value = 3) #允许最多三个线程同时访问资源

def add(self):
self.sem.acquire()#内部计数器减1
self.num += 1
num = self.num
self.sem.release()#内部计数器加1
return num

n = Num()class jdThread(threading.Thread):
def __init__(self,item):
threading.Thread.__init__(self)
self.item = item def run(self):
time.sleep(2)
value = n.add()
print(self.item,value)for item in range(100):

Ⅳ python的多线程是真的多线程吗

简单地说就是作为可能是仅有的支持多线程的解释型语言(perl的多线程是残疾,PHP没有多线程),Python的多线程是有compromise的,在任意时间只有一个Python解释器在解释Python bytecode。

UPDATE:如评论指出,Ruby也是有thread支持的,而且至少Ruby MRI是有GIL的。
如果你的代码是CPU密集型,多个线程的代码很有可能是线性执行的。所以这种情况下多线程是鸡肋,效率可能还不如单线程因为有context switch
但是:如果你的代码是IO密集型,多线程可以明显提高效率。例如制作爬虫(我就不明白为什么Python总和爬虫联系在一起…不过也只想起来这个例子…),绝大多数时间爬虫是在等待socket返回数据。这个时候C代码里是有release GIL的,最终结果是某个线程等待IO的时候其他线程可以继续执行。
反过来讲: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mole有一个mmy的sub mole,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.mmy import Pool

两种方式都跑一下,哪个速度快用哪个就行了。

UPDATE:
刚刚才发现concurrent.futures这个东西,包含ThreadPoolExecutor和ProcessPoolExecutor,可能比multiprocessing更简单

Ⅵ 请教python如何开启多线程

可以定义函数把这些代码放在不同的函数里,然后threading模块
import threading
th1 = threading.Thread(target=func1, args=(arg1, arg2, ...))
照这样再定义别的线程,开启用Thread类的start方法
th1.start(); th2.start(); ...

Ⅶ python 怎么实现多线程的

线程也就是轻量级的进程,多线程允许一次执行多个线程,Python是多线程语言,它有一个多线程包,GIL也就是全局解释器锁,以确保一次执行单个线程,一个线程保存GIL并在将其传递给下一个线程之前执行一些操作,也就产生了并行执行的错觉。

Ⅷ 为什么说Python没有真正意义上的多线程

因为python解释器同一个时间只能使用一个cpu,所以再多的线程还是使用同一个cpu
真正的多线程是充分利用多个cpu的计算能力的

Ⅸ python多线程作用

总结起来,使用多线程编程具有如下几个优点:
进程之间不能共享内存,但线程之间共享内存非常容易。
操作系统在创建进程时,需要为该进程重新分配系统资源,但创建线程的代价则小得多。因此,使用多线程来实现多任务并发执行比使用多进程的效率高。
Python 语言内置了多线程功能支持,而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式,从而简化了 Python 的多线程编程。

在实际应用中,多线程是非常有用的。比如一个浏览器必须能同时下载多张图片;一个 Web 服务器必须能同时响应多个用户请求;图形用户界面(GUI)应用也需要启动单独的线程,从主机环境中收集用户界面事件……总之,多线程在实际编程中的应用是非常广泛的。

Ⅹ Python多线程是什么意思

多线程能让你像运行一个独立的程序一样运行一段长代码。这有点像调用子进程(subprocess),不过区别是你调用shu的是一个函数或者一个类,而不是独立的程序。
程基本上是一个独立执行流程。单个进程可以由多个线程组成。程序中的每个线程都执行特定的任务。例如,当你在电脑上玩游戏时,比如说国际足联,整个游戏是一个单一的过程。,但它由几个线程组成,负责播放音乐、接收用户的输入、同步运行对手等。所有这些都是单独的线程,负责在同一个程序中执行这些不同的任务。
每个进程都有一个始终在运行的线程。这是主线。这个主线程实际上创建子线程对象。子线程也由主线程启动。

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