[Python | CS基础 ]Python多线程`threading`和多进程`multiprocessing`

多线程和多进程的Python实现

1. 多线程实现

1.1 原理

• Python的多线程模块**threading**允许程序并发执行多个任务。
• 由于全局解释器锁（GIL），Python的线程可能无法实现真正的并行执行，适合I/O密集型任务。

1.2 示例代码

import threading
import time

# 定义线程要执行的函数
def print_numbers(threadName, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print(f"{threadName}: {count}")

# 创建线程对象
thread1 = threading.Thread(target=print_numbers, args=("Thread-1", 1,))
thread2 = threading.Thread(target=print_numbers, args=("Thread-2", 2,))

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待线程执行结束
thread1.join()
thread2.join()

1.3 代码解释

• print_numbers函数接受线程名称和延迟时间作为参数，并在循环中打印数字。
• threading.Thread创建线程对象，target指定线程要执行的函数，args传递给函数的参数。
• start()方法启动线程，join()方法等待线程完成。

2. 多进程实现

2.1 原理

• Python的**multiprocessing**模块允许程序创建多个进程，每个进程有自己的内存空间和Python解释器，可以绕过GIL，适合计算密集型任务。

2.2 示例代码

from multiprocessing import Process
import time

# 定义进程要执行的函数
def print_numbers(processName, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print(f"{processName}: {count}")

# 创建进程对象
process1 = Process(target=print_numbers, args=("Process-1", 1,))
process2 = Process(target=print_numbers, args=("Process-2", 2,))

# 启动进程
process1.start()
process2.start()

# 等待进程执行结束
process1.join()
process2.join()

2.3 代码解释

• print_numbers函数接受进程名称和延迟时间作为参数，并在循环中打印数字。
• Process创建进程对象，target指定进程要执行的函数，args传递给函数的参数。
• start()方法启动进程，join()方法等待进程完成。

3. 休眠的作用

3.1 原因

• 模拟耗时操作：模拟文件读写、网络通信等耗时任务。
• 避免过快执行：减慢执行速度，便于观察输出。
• 展示并发效果：增加线程切换机会，展示并发执行效果。
• 避免资源竞争：减少同时访问共享资源的可能性。
• 控制执行顺序：通过调整休眠时间，影响执行顺序。
• 测试和调试：帮助开发者理解执行流程，定位问题。

3.2 示例代码中的休眠

• 在多线程和多进程的示例代码中，time.sleep(delay)用于休眠指定的时间（秒），其中delay是传递给函数的参数。