并发编程小结

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发布时间：2019-03-06

本文共 6688 字，大约阅读时间需要 22 分钟。

Python从入门到放弃完整教程目录：

一、到底什么是线程?什么是进程?

Python自己没有这玩意，Python中调用的操作系统的线程和进程。

二、Python多线程情况下：

计算密集型操作:效率低，Python内置的一个全局解释器锁，锁的作用就是保证同一时刻一个进程中只有一个线程可以被cpu调度，多线程无法利用多核优势，可以通过多进程方式解决，但是比较浪费资源。

IO操作:效率高

三、Python多进程的情况下：

计算密集型操作:效率高(浪费资源)，不得已而为之。

IO操作:效率高(浪费资源)

四、为什么有这把GIL锁?

Python语言的创始人在开发这门语言时，目的快速把语言开发出来，如果加上GIL锁(C语言加锁)，切换时按照100条字节指令来进行线程间的切换。

五、Python中线程和进程(GIL锁)

GIL锁，全局解释器锁。用于限制一个进程中同一时刻只有一个线程被cpu调度。

扩展:默认GIL锁在执行100个cpu指令(过期时间)。

查看GIL切换的指令个数

import sysv1 = sys。getcheckinterval()print(v1)

六、为什么要创建线程？

由于线程是cpu工作的最小单元，创建线程可以利用多核优势实现并行操作(Java/C#)。

注意：线程是为了工作。

七、为什么要创建进程？

进程和进程之间做数据隔离(Java/C#)。

注意：进程是为了提供环境让线程工作。

八、进程和线程的区别？

进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。

进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段，堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程小很多，同时创建一个线程的开销比进程要小很多。

线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量，静态变量，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。

但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。

也正是由于GIL锁的原因：IO密集型操作可以使用多线程，计算密集型可以使用多进程。

九、线程创建的越多越好吗?

不好。线程之间进行切换时，要做上下文管理。

十、生产者消费者模型解决了什么问题?

不用一直等待的问题。

十一、Lock和RLock的区别？

RLock可以多次加锁。

十二、进程和线程以及协程的区别？

进程是cpu资源分配的最小单元，一个进程中可以有多个线程。

线程是cpu计算的最小单元。

对于Python来说他的进程和线程和其他语言有差异，是有GIL锁。

GIL锁保证一个进程中同一时刻只有一个线程被cpu调度。

注意：IO密集型操作可以使用多线程，计算密集型可以使用多进程。

协程，是由程序员创造出来的一个不是真实存在的东西。

协程，是微线程，对一个线程进程分片，使得线程在代码块之间进行来回切换执行，而不是在原来逐行执行。

十三、IO多路复用作用?

检测多个socket是否已经发生变化（是否已经连接成功/是否已经获取数据）(可读/可写)IO多路复用作用？

检测多个socket是否发生变化。

操作系统检测socket是否发生变化，有三种模式：

select：最多1024个socket；循环去检测。

poll：不限制监听socket个数；循环去检测（水平触发）。

epoll：不限制监听socket个数；回调方式（边缘触发）。

Python模块：

select.select

select.epoll

十四、socket默认是否是阻塞的?阻塞体现在哪里?

默认是阻塞，填在等待消息和连接

十五、什么是异步非阻塞?

非阻塞，不等待。比如创建socket对某个地址进行connect、获取接收数据recv时默认都会等待（连接成功或接收到数据），才执行后续操作。

如果设置setblocking(False)，以上两个过程就不再等待，但是会报BlockingIOError的错误，只要捕获即可。

异步，通知，执行完成之后自动执行回调函数或自动执行某些操作（通知）。比如做爬虫中向某个地址baidu。com发送请求，当请求执行完成之后自执行回调函数。

十六、什么是同步阻塞？

阻塞：等

同步：按照顺序逐步执行

十七、什么是协程？

协程也可以称为“微线程”，就是开发者控制线程执行流程，控制先执行某段代码然后再切换到另外函执行代码...来回切换。

十八、协程可以提高并发吗？

协程自己本身无法实现并发（甚至性能会降低）。

协程+IO切换性能提高。

十九、提高并发方案：

多进程

多线程

单线程提供并发

二十、单线程提供并发

20.1 基于IO多路复用+socket非阻塞

实现并发请求(一个线程100个请求)

import socket# 创建socketclient = socket.socket()# 将原来阻塞的位置变成非阻塞（报错）client.setblocking(False)# 百度创建连接: 阻塞try:    # 执行了但报错了    client.connect(('www.baidu.com',80))except BlockingIOError as e:    pass# 检测到已经连接成功# 问百度我要什么？client.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')# 我等着接收百度给我的回复chunk_list = []while True:    # 将原来阻塞的位置变成非阻塞（报错）    chunk = client.recv(8096)     if not chunk:        break    chunk_list.append(chunk)body = b''.join(chunk_list)print(body.decode('utf-8'))

20.2 协程+IO切换：gevent

from gevent import monkey# 以后代码中遇到IO都会自动执行greenlet的switch进行切换monkey.patch_all() import requestsimport geventdef get_page1(url):    ret = requests.get(url)    print(url,ret.content)def get_page2(url):    ret = requests.get(url)    print(url,ret.content)def get_page3(url):    ret = requests.get(url)    print(url,ret.content)gevent.joinall([    gevent.spawn(get_page1, 'https://www.python.org/'), # 协程1    gevent.spawn(get_page2, 'https://www.yahoo.com/'),  # 协程2    gevent.spawn(get_page3, 'https://github.com/'),     # 协程3])

20.3 基于事件循环的异步

执行完某个人物后自动调用我给他的函数，非阻塞

20.3.1 方法一

import socketimport select# 百度创建连接:非阻塞client1 = socket.socket()client1.setblocking(False)try:    client1.connect(('www.baidu.com', 80))except BlockingIOError as e:    pass# 搜狗创建连接:非阻塞client2 = socket.socket()client2.setblocking(False)try:    client2.connect(('www.sogou.com', 80))except BlockingIOError as e:    pass# GitHub创建连接:非阻塞client3 = socket.socket()client3.setblocking(False)try:    client3.connect(('www.github.com', 80))except BlockingIOError as e:    pass# 创建socket列表:socket_listsocket_list = [client1, client2, client3]# 创建connect列表:conn_listconn_list = [client1, client2, client3]while True:    rlist, wlist, elist = select.select(socket_list, conn_list, [], 0.005)    # rlist中表示已近获取数据的socket对象    # wlist中表示已经连接成功的socket对象    # elist中表示出现错误的socket对象    for sk in wlist:        if sk == client1:            sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')        elif sk == client2:            sk.sendall(b'GET /web?query=fdf HTTP/1.0\r\nhost:www.sogou.com\r\n\r\n')        else:            sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.oldboyedu.com\r\n\r\n')        conn_list.remove(sk)    for sk in rlist:        chunk_list = []        while True:            try:                chunk = sk.recv(8096)                if not chunk:                    break                chunk_list.append(chunk)            except BlockingIOError as e:                break        body = b''.join(chunk_list)        # print(body.decode('utf-8'))        print('------------>', body)        sk.close()        socket_list.remove(sk)    if not socket_list:        break

20.3.2 方法二

import socketimport selectclass Req(object):    def __init__(self,sk,func):        self.sock = sk        self.func = func    def fileno(self):        return self.sock.fileno()class Nb(object):    def __init__(self):        self.conn_list = []        self.socket_list = []    def add(self,url,func):        # 创建socket客户端        client = socket.socket()        # 非阻塞        client.setblocking(False)        try:            # 创建连接            client.connect((url, 80))            # 异常处理        except BlockingIOError as e:            pass        obj = Req(client,func)        # 连接列表        self.conn_list.append(obj)        # socket列表        self.socket_list.append(obj)    def run(self):        while True:            rlist,wlist,elist = select.select(self.socket_list,self.conn_list,[],0.005)            # wlist中表示已经连接成功的req对象            for sk in wlist:                # 发生变换的req对象                sk.sock.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')                self.conn_list.remove(sk)            for sk in rlist:                chunk_list = []                while True:                    try:                        chunk = sk.sock.recv(8096)                        if not chunk:                            break                        chunk_list.append(chunk)                    except BlockingIOError as e:                        break                body = b''.join(chunk_list)                # print(body.decode('utf-8'))                sk.func(body)                sk.sock.close()                self.socket_list.remove(sk)            if not self.socket_list:                breakdef baidu_repsonse(body):    print('百度下载结果：',body)def sogou_repsonse(body):    print('搜狗下载结果：', body)def github_repsonse(body):    print('GITHUB下载结果：', body)t1 = Nb()t1.add('www.baidu.com',baidu_repsonse)t1.add('www.sogou.com',sogou_repsonse)t1.add('www.github.com',oldboyedu_repsonse)t1.run()