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  • python并发编程--多线程1

    并发编程--多线程1

    理论部分:

    • 什么是线程

    • 线程的创建开销小

    • 线程和进程的区别

    • 多线程的应用举例

    • 经典的线程模型

    • POSIX线程

    • 在用户空间实现的线程

    • 在内核空间实现的线程

    • 用户级和内核级线程的对比

    • 混合实现

    • 线程小故事

    实战部分:

      

    一、什么是线程

      在传统操作系统中,每个进程有一个地址空间,而且默认就有一个控制线程;

      线程顾名思义,就是一条流水线工作的过程,一条流水线必须属于一个车间,一个车间的工作过程是一个进程;

      车间负责吧资源整合到一起,是一个资源单位,而一个车间内至少有一个流水线;

      流水线的工作需要电源,电源就相当于CPU;

      所以,进程只是用来把资源集中到一起(进程只是一个资源单位,或者说资源集合),而线程才是CPU上的执行单位是CPU工作的最小单元;

      多线程(即多个控制线程)的概念是,在一个进程中存在多个控制线程,多个控制线程共享该进程的地址空间,相当于一个车间内有多条流水线,都共用一个车间的资源。

    二、线程的创建开销小

      创建进程的开销要远大于线程?

      如果我们的软件是一个工厂,该工厂有多条流水线,流水线工作需要电源,电源只有一个即cpu(单核),

      一个车间就是一个进程,一个车间至少一条流水线(一个进程至少一个线程),

      创建一个进程,就是创建一个车间(申请空间,在该空间内建至少一条流水线),

      而建线程,就只是在一个车间内造一条流水线,无需申请空间,所以创建开销小。

      

      进程之间是竞争关系,线程之间是协作关系。

      车间直接是竞争,抢电源的关系,竞争(不同的进程直接是竞争关系,是不同的程序员写的程序运行的,迅雷抢占其他进程的网速,360把其他进程当做病毒干死);

      一个车间的不同流水线是协同工作的关系(同一个进程的线程之间是合作关系)

    三、线程和进程的区别

      线程共享创建它的进程的地址空间;进程有自己的地址空间。

      线程可以直接访问进程的数据段;进程拥有父进程的数据段的自己的副本。

      线程可以直接与进程的其他线程通信;进程必须使用进程间通信来与兄弟进程通信。
      新线程很容易创建;新进程需要复制父进程。
      线程可以对同一进程的线程进行相当大的控制;流程只能对子流程进行控制。
      对主线程的更改(取消、优先级更改等)可能会影响进程中其他线程的行为;对父进程的更改不会影响子进程。

    四、为何要用多线程

      多线程值的是,在一个进程中开启多个线程,简单的讲:如果多个任务共用一块地址空间,那么必须在一个进程内开启多个线程。详细的讲分为4点:

      1.多线程共享一个进程的地址空间;

      2.线程比进程更轻量级,线程比进程更容易创建可撤销,在许多操作系统中,创建一个线程比创建一个进程要快10-100倍,在有大量线程需要动态和快速修改时,这一特性很有用;

      3.若有多个线程都是cpu密集型,那么多线程并不能获得性能上的增强,因为python有一个GIL全局解释器锁的一个机制,这个机制规定了同一时刻一个进程只能由一个线程被调度,所以如果是cpu密集型那多线程并不能获得性能上的增强,但是如果存在大量的IO处理,拥有多个线程允许这些活动彼此重叠运行,从而会加快程序执行的速度;

      4.在多cpu系统中,为了最大限度的利用多核,可以开启多个线程,比开进程开销要小的多(这一条并不适用python)

    五、多线程的应用举例

      

      开启一个字处理软件进程,该进程肯定需要办不止一件事情,比如监听键盘输入,处理文字,定时自动将文字保存到硬盘,这三个任务操作的都是同一块数据,因而不能用多进程。只能在一个进程里并发地开启三个线程,如果是单线程,那就只能是,键盘输入时,不能处理文字和自动保存,自动保存时又不能输入和处理文字。

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