python 并發(fā)簡介

在本章中，我們將了解python中的并發(fā)概念，并了解不同的線程和進程。

什么是并發(fā)？

簡單來說，并發(fā)性是同時發(fā)生的兩個或多個事件。并發(fā)是一種自然現(xiàn)象，因為許多事件在任何給定時間同時發(fā)生。

在編程方面，并發(fā)性是指兩個任務在執(zhí)行時重疊。通過并發(fā)編程，我們的應用程序和軟件系統(tǒng)的性能可以得到改善，因為我們可以同時處理請求而不是等待前一個請求完成。

并發(fā)的歷史回顧

以下幾點將為我們提供并發(fā)的簡要歷史回顧 -

從鐵路的概念

并發(fā)性與鐵路概念密切相關。對于鐵路，需要在同一鐵路系統(tǒng)上處理多列火車，以便每輛火車都能安全到達目的地。

學術界的并行計算

計算機科學并發(fā)的興趣始于edsger w. dijkstra于1965年發(fā)表的研究論文。在本文中，他發(fā)現(xiàn)并解決了互斥問題，即并發(fā)控制的特性。

高級并發(fā)原語

最近，由于引入了高級并發(fā)原語，程序員正在改進并發(fā)解決方案。

使用編程語言改進了并發(fā)性

google的golang，rust和python等編程語言在幫助我們獲得更好的并發(fā)解決方案的領域取得了令人難以置信的發(fā)展。

什么是線程和多線程？

線程 是可以在操作系統(tǒng)中執(zhí)行的最小執(zhí)行單元。它本身不是一個程序，而是在一個程序中運行。換句話說，線程不是彼此獨立的。每個線程與其他線程共享代碼段，數(shù)據(jù)段等。它們也被稱為輕量級過程。

線程由以下組件組成 -

• 程序計數(shù)器，包含下一個可執(zhí)行指令的地址

• 堆

• 寄存器集

• 一唯一的id

多線程 是cpu通過并發(fā)執(zhí)行多個線程來管理操作系統(tǒng)使用的能力。多線程的主要思想是通過將進程劃分為多個線程來實現(xiàn)并行性。在以下示例的幫助下，可以理解多線程的概念。

例

假設我們正在運行一個特定的過程，其中我們打開ms word以在其中鍵入內容。將分配一個線程來打開ms word，并且需要另一個線程在其中鍵入內容?，F(xiàn)在，如果我們想編輯現(xiàn)有的，那么另一個線程將需要執(zhí)行編輯任務，依此類推。

什么是流程和多處理？

過程 被定義為一個實體，它代表工作的基本單元，在該系統(tǒng)中實現(xiàn)。簡單來說，我們將計算機程序寫入文本文件中，當我們執(zhí)行該程序時，它將成為執(zhí)行程序中提到的所有任務的過程。在過程生命周期中，它經(jīng)過不同的階段 開始，準備，運行，等待和終止。

下圖顯示了流程的不同階段 -

一個進程只能有一個線程，稱為主線程，或者多個線程有自己的寄存器，程序計數(shù)器和堆棧。下圖將向我們展示差異 -

多處理 是在單個計算機系統(tǒng)中使用兩個或更多個cpu單元。我們的主要目標是充分發(fā)揮硬件的潛力。為此，我們需要利用計算機系統(tǒng)中可用的全部cpu內核。多處理是這樣做的最佳方法。

python是最流行的編程語言之一。以下是使其適用于并發(fā)應用程序的一些原因

句法糖

語法糖是編程語言中的語法，旨在使事物更易于閱讀或表達。它使語言“更甜”供人類使用：事物可以更清晰，更簡潔地表達，或者根據(jù)偏好以另一種方式表達。python附帶了magic方法，可以定義它們作用于對象。這些magic方法被用作語法糖并綁定到更易于理解的關鍵字。

大社區(qū)

python語言已經(jīng)見證了數(shù)據(jù)科學家和數(shù)學家的大量采用率，他們在ai，機器學習，深度學習和定量分析領域工作。

用于并發(fā)編程的有用api

python 2和3擁有大量專用于并行/并發(fā)編程的api。其中最受歡迎的是 線程，并發(fā)功能，多處理，asyncio，gevent和greenlets 等。

python在實現(xiàn)并發(fā)應用程序中的局限性

python對并發(fā)應用程序有限制。這種限制在python中存在，稱為 gil（全局解釋器鎖） 。gil從不允許我們使用多個cpu內核，因此我們可以說python中沒有真正的線程。我們可以理解gil的概念如下 -

gil（全球翻譯鎖）

它是python世界中最具爭議的話題之一。在cpython中，gil是互斥鎖 - 互斥鎖，它使線程安全。換句話說，我們可以說gil阻止多個線程并行執(zhí)行python代碼。鎖一次只能由一個線程保存，如果我們想要執(zhí)行一個線程，那么它必須首先獲取鎖。下面的圖表將幫助您了解gil的工作情況。

但是，python中有一些庫和實現(xiàn)，如 numpy，jpython 和 ironpytbhon。 這些庫在沒有與gil交互的情況下工作。

python 多線程并發(fā)教程導航