Python中的多线程深入解析

进程

操作系统如何管理计算机的应用程序来分配资源的？

• 进程：进程是竞争计算机资源的基本单位。每一个应用程序至少有一个进程
  单核CPU，永远只能够执行一个应用程序？
• 在不同的应用程序之间切换
• 同时pycharm，风暴英雄，QQ
  进程调度
• 算法决定每个应用程序的挂起，或者是切换到另外一个进程
• 操作系统原理中有详细讲解
• 进程、线程相互切换的开销是非常大的，原因就是需要上下文需要保存，上下文频繁的保存加载所以需要的开销就是比较大的。

线程

线程和进程有什么区别？

• 线程是进程的一部分，一个进程可以有一个线程，也可以有多个线程
• 从资源的角度来看，进程管理CPU资源的话，粒度太大了，需要更小的单元来管理CPU的资源，需要一个更加灵活的小巧的机制来协调CPU资源的利用，这个就是线程，线程之间的切换资源消耗小很多
• 线程和进程之间的分工不同，进程主要是用来分配资源（内存资源），而线程是用来利用CPU来执行代码的，线程本身不能够分配和拥有资源，但是线程可以访问资源
• 线程是属于进程的，可以访问进程中的资源，这也是线程切换快速的一个原因

多线程

• 想要代码运行的有效率，那么多线程是有必要的
• 当我们写了代码的时候，不管代码多么的简单，都会有一个默认的线程来执行这个代码，这个默认的线程通常是主线程

import threading

print('i am qiyue’)
t = threading.current_thread()
print(t.getName())
# 主线程

执行结果：

i am qiyue
MainThread

• 大多数情况下代码都是在主线程中执行的，但是其实我们还可以在主线程中启动其他的线程

# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
def worker():
    print('i am thread')
    t = threading.current_thread()
    print(t.getName())
t = threading.current_thread()
print(t.getName())
new_t = threading.Thread(target=worker, name='qiyue-thread')
new_t.start()

执行结果：

MainThread
i am thread
qiyue-thread

• 我们启动的线程是可以自定义名字的，还有一点值得注意，单线程是顺序执行的，但是一旦我们在主线程中启动了新的线程，那么这个线程的执行已经和主线程没有关系了。

多线程有什么优势和好处呢？

• 充分的利用CPU的性能优势，从而加快代码的执行速度
• 多线程的编程其实也是异步编程的一种形态
• 还记得之前提到的一个特性吗？对于单核的CPU，同一时刻，只允许一个线程来执行代码，那么多线程的意义在什么地方呢，理论上是这样的，但是对于多核的CPU，比如4核的CPU，让A核处理主线程，其他的核处理新开的线程，多核的CPU完全是，有能力让不同的核去处理不同的线程，这个时候其实就是在并行的处理程序，其实这个就是多线程的意义。说到这个地方，我们看似都非常的美好，多核的CPU有非常的强大，但是，很遗憾的额告诉大家，我们的python是没有办法充分利用多核CPU优势的。
• 一些有基础的同学可能听说过这么一句话，Python的多线程是鸡肋，那么这句话到底对不对呢？这就取决于你如何定义这个鸡肋了，在三国演义中，说所谓的鸡肋，食之无味，弃之可惜，当然，python的多线程还是有一定的意义的，如果没什么用，那还存在干啥呢，是吧。
• 先来说一下为啥Python不能使用多核CPU，主要是因为，Python中存在一个GIL，全局解释器锁，在内存资源中，一个进程可以有多个线程，线程之间共享资源，这就有可能多个线程访问同一个资源，这就造成了线程有可能是不安全的，为了保证线程安全就出现了锁，一旦我们对某一个对象加锁之后，不管有多少个线程，只有拿到锁的线程才能对相关的变量进行操作。
• 锁可以分为两类，一类是细粒度的锁，也就是程序员主动加的锁，一类是粗粒度的锁，解释器加的锁，比如，GIL，在python的解释器上，同一时刻只能有一个线程来执行，所以即使是多核的CPU也无能为力，在一定程度上保证了线程安全，比如有代码a+=1，这段代码到Python的解释器中会被翻译成bytecode，Python解释器会执行bytecode，这行代码可能被翻译成多段的bytecode，如果解释器正在执行这多段中的一段的时候，线程就被挂起了，然后切换到另外的线程执行，这个线程执行完，回来继续执行剩下的bytecode的时候，就不会保证该线程是安全的了，如果说a+=1这多段bytecode会一直执行完，不会被中断，那么就可以保证线程安全了。
• Python其实只是语言的规范，关键起作用的是语言解释器，我们最常见的有cpython，jpython，GIL是在cpython中的，在jpyhton中是没有GIL的。
• Python的多线程到底是不是鸡肋，每个语言都有它的优势同时也有它的缺点，比如，nodejs就是单进程单线程的，对于CPU密集型的程序，多线程的意义确实不大，但是对于我们来说，大多数情况下编写的都是IO密集型的程序，IO密集型的程序，查询数据库，请求网络资源，读写文件都属于IO操作，执行一段代码的时候，绝大多数时间都花在io操作上的程序，为io密集型程序，按照时间段消耗来划分。Python的多线程对于IO密集型程序是有一定的意义的，把线程等待的时间，换到别的线程使用CPU，这就是多线程在IO密集型程序中的优势。