1. python多线程总结
在实际处理数据时,因系统内存有限,我们不可能一次把所有数据都导出进行操作,所以需要批量导出依次操作。为了加快运行,我们会采用多线程的方法进行数据处理, 以下为我总结的多线程批量处理数据的模板:
主要分为三大部分:
共分4部分对多线程的内容进行总结。
先为大家介绍线程的相关概念:
在飞车程序中,如果没有多线程,我们就不能一边听歌一边玩飞车,听歌与玩 游戏 不能并行;在使用多线程后,我们就可以在玩 游戏 的同时听背景音乐。在这个例子中启动飞车程序就是一个进程,玩 游戏 和听音乐是两个线程。
Python 提供了 threading 模块来实现多线程:
因为新建线程系统需要分配资源、终止线程系统需要回收资源,所以如果可以重用线程,则可以减去新建/终止的开销以提升性能。同时,使用线程池的语法比自己新建线程执行线程更加简洁。
Python 为我们提供了 ThreadPoolExecutor 来实现线程池,此线程池默认子线程守护。它的适应场景为突发性大量请求或需要大量线程完成任务,但实际任务处理时间较短。
其中 max_workers 为线程池中的线程个数,常用的遍历方法有 map 和 submit+as_completed 。根据业务场景的不同,若我们需要输出结果按遍历顺序返回,我们就用 map 方法,若想谁先完成就返回谁,我们就用 submit+as_complete 方法。
我们把一个时间段内只允许一个线程使用的资源称为临界资源,对临界资源的访问,必须互斥的进行。互斥,也称间接制约关系。线程互斥指当一个线程访问某临界资源时,另一个想要访问该临界资源的线程必须等待。当前访问临界资源的线程访问结束,释放该资源之后,另一个线程才能去访问临界资源。锁的功能就是实现线程互斥。
我把线程互斥比作厕所包间上大号的过程,因为包间里只有一个坑,所以只允许一个人进行大号。当第一个人要上厕所时,会将门上上锁,这时如果第二个人也想大号,那就必须等第一个人上完,将锁解开后才能进行,在这期间第二个人就只能在门外等着。这个过程与代码中使用锁的原理如出一辙,这里的坑就是临界资源。 Python 的 threading 模块引入了锁。 threading 模块提供了 Lock 类,它有如下方法加锁和释放锁:
我们会发现这个程序只会打印“第一道锁”,而且程序既没有终止,也没有继续运行。这是因为 Lock 锁在同一线程内第一次加锁之后还没有释放时,就进行了第二次 acquire 请求,导致无法执行 release ,所以锁永远无法释放,这就是死锁。如果我们使用 RLock 就能正常运行,不会发生死锁的状态。
在主线程中定义 Lock 锁,然后上锁,再创建一个子 线程t 运行 main 函数释放锁,结果正常输出,说明主线程上的锁,可由子线程解锁。
如果把上面的锁改为 RLock 则报错。在实际中设计程序时,我们会将每个功能分别封装成一个函数,每个函数中都可能会有临界区域,所以就需要用到 RLock 。
一句话总结就是 Lock 不能套娃, RLock 可以套娃; Lock 可以由其他线程中的锁进行操作, RLock 只能由本线程进行操作。
2. 为什么有人说 Python 的多线程是鸡肋
多线程还是有用的,多进程有多进程的好处,多线程有多线程的好处。
多进程稳定,启动时开销大点,但如果你的运行时间远大于多进程的时间,用多进程比较方便,如postgresql用多进程,chrome 多进程。
如果你只是想做个定时器样的简单东西,对稳定性要求低些,如vb,c#类似的定时器,用多线程吧,但线程的同步要注意了。python的线程更加类似定时器,python的线程不是真线程,但有的场合用这种定时器也能解决很多问题,因为开销小,开启也方便。
进程和线程,一个是重量级的,一个轻量级的,重量级的进程有保护区,进程上下文都是操作系统保护的,而线程是自己管理,需要一定的技术,不能保证在并发时的稳定性(多进程也不稳定,但很容易看出来,因为多出了进程容易发现),而python的更像是定时器,定时器有时也可以模拟线程,定时器多时的开销比线程的开销要小,真线程有下上文开销,一个操作系统启动多进程和多线程会达到切换饱和是有数量的,真线程或进程太多都会导致cpu占用率居高不下,而定时器可以开n多。
很多东西不是一种比另外一种先进,而是一种互补的关系,计算机的计算单位切换有优点必有缺点,关键在找到合适的使用方式扬长避短。
3. 为什么在Python里推荐使用多进程而不是多
最近在看Python的多线程,经常我们会听到老手说:“Python下多线程是鸡肋,推荐使用多进程!”,但是为什么这么说呢?
要知其然,更要知其所以然。所以有了下面的深入研究:
首先强调背景:
1、GIL是什么?
GIL的全称是Global Interpreter Lock(全局解释器锁),来源是python设计之初的考虑,为了数据安全所做的决定。
2、每个CPU在同一时间只能执行一个线程(在单核CPU下的多线程其实都只是并发,不是并行,并发和并行从宏观上来讲都是同时处理多路请求的概念。但并发和并行又有区别,并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。)
在Python多线程下,每个线程的执行方式:
1、获取GIL
2、执行代码直到sleep或者是python虚拟机将其挂起。
3、释放GIL
可见,某个线程想要执行,必须先拿到GIL,我们可以把GIL看作是“通行证”,并且在一个python进程中,GIL只有一个。拿不到通行证的线程,就不允许进入CPU执行。
在Python2.x里,GIL的释放逻辑是当前线程遇见IO操作或者ticks计数达到100(ticks可以看作是Python自身的一个计数器,专门做用于GIL,每次释放后归零,这个计数可以通过 sys.setcheckinterval 来调整),进行释放。
而每次释放GIL锁,线程进行锁竞争、切换线程,会消耗资源。并且由于GIL锁存在,python里一个进程永远只能同时执行一个线程(拿到GIL的线程才能执行),这就是为什么在多核CPU上,python的多线程效率并不高。
那么是不是python的多线程就完全没用了呢?
在这里我们进行分类讨论:
1、CPU密集型代码(各种循环处理、计数等等),在这种情况下,由于计算工作多,ticks计数很快就会达到阈值,然后触发GIL的释放与再竞争(多个线程来回切换当然是需要消耗资源的),所以python下的多