python中的线程与进程

一、线程与进程

        在计算机科学中,理解线程和进程的区别是重要的基础知识。这些概念对于多任务操作和并发编程尤为关键。下面将详细介绍线程与进程的区别、特点和各自的使用场景。

1.1 进程(Process)

        进程是操作系统分配资源的基本单位。每个进程都拥有独立的地址空间、内存、数据栈以及其他记录其运行轨迹的辅助数据。操作系统管理多个进程的执行,它们之间相互独立。

特点

  • 独立性:每个进程拥有独立的地址空间,一个进程崩溃不会影响到其他进程。
  • 资源需求:进程比线程占用更多的计算机资源。
  • 通信复杂度:进程间通信(IPC)比线程间通信要复杂,常见的IPC方式包括管道、信号、套接字等。

1.2 线程(Thread)

        线程是进程的执行单元,是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含一个或多个线程,它们共享进程的资源。

特点

  • 轻量级:线程在同一个进程下执行并共享相同的内存空间,比进程更轻量,创建和管理的成本较低。
  • 高效的通信:线程间可以直接读写进程数据段(共享内存),通信更加快速。
  • 同步问题:线程间共享进程资源的特性虽然带来了高效通信的优点,但也引入了数据一致性和同步的问题。

1.3 进程与线程的对比

  • 资源分配:进程有独立的资源,而线程共享资源。
  • 性能:线程的创建、结束的速度比进程快,资源消耗更少,上下文切换更快。
  • 安全性:进程间不会相互影响,一个进程崩溃不会影响到其他进程;而线程一个出错可能影响整个进程的稳定性。

1.4 使用场景

  • 使用进程:适合于需要执行大量并行任务的独立应用中,如同时运行多个复杂任务的操作系统。
  • 使用线程:适合于执行共享资源或需要频繁通信的任务,如现代网络服务器或多媒体应用。

        在设计软件和系统时,选择正确的并发处理方式(进程或线程)对于提高程序性能、资源利用率和响应速度至关重要。

二、python中的线程与进程

        在 Python 中,进程和线程的使用涉及到几个关键的模块,主要是 threadingmultiprocessing。这两个模块为并发编程提供了强大的工具和接口,允许开发者有效地利用多核处理器来提升程序的执行效率和性能。下面详细介绍这两种并发执行的方式。

2.1 线程(使用 threading 模块)

        Python 的 threading 模块允许你创建和管理线程。线程共享同一进程内的内存空间,这使得线程间的数据共享变得容易,但也带来了同步和竞争状态的问题。

主要特点

  • 线程共享内存和变量,易于数据交换。
  • Python 中的线程受全局解释器锁(GIL)的限制,这意味着在任何时刻,只有一个线程可以执行 Python 代码。因此,多线程主要适用于I/O密集型任务而非计算密集型任务。
import threadingdef print_numbers():for i in range(1, 11):print(i)# 创建线程
thread = threading.Thread(target=print_numbers)
# 启动线程
thread.start()
# 等待线程完成
thread.join()

2.2 进程(使用 multiprocessing 模块)

        Python 的 multiprocessing 模块提供了一个与 threading 接口类似的方式来使用多进程。由于每个进程都有自己独立的内存空间,因此进程间不共享全局变量。进程间的通信可以通过 QueuePipe 等方式实现。

主要特点

  • 每个进程有自己的内存空间,安全性和稳定性更高。
  • 充分利用多核处理器的优势,适合于计算密集型任务。
  • 避开了 GIL 的限制,真正的并行执行。
from multiprocessing import Processdef print_numbers():for i in range(1, 11):print(i)# 创建进程
process = Process(target=print_numbers)
# 启动进程
process.start()
# 等待进程完成
process.join()

2.2 二者对比

        在 Python 中,线程(threading)和进程(multiprocessing)虽然都是实现并发编程的手段,但它们在多个方面存在本质的不同和特定的关系。了解它们的关系有助于选择合适的并发模型来优化程序的性能和响应速度。下面是它们之间的主要关系和比较:

2.2.1 共享内存

  • 线程:线程运行在同一个进程中,共享同一进程的内存空间和资源。这意味着所有线程可以直接访问相同的数据结构和变量,使得线程间的数据交换变得非常方便。然而,这也引入了数据安全性问题,需要通过锁(如互斥锁、读写锁)和其他同步机制来管理对共享资源的访问,以避免竞态条件和数据损坏。
  • 进程:每个进程拥有独立的内存空间,进程间的数据不共享。要在进程间交换数据,需要使用进程间通信(IPC)机制,如管道、消息队列、共享内存段等。这些机制相对复杂,但提供了更高的数据安全性。

2.2.2 全局解释器锁(GIL)

  • 线程:在 CPython 实现中,由于全局解释器锁(GIL)的存在,同一时刻只允许一个线程执行 Python 字节码。这意味着即使在多核处理器上,多线程的 Python 程序也不能实现真正的并行计算,尤其是在计算密集型任务中。GIL 主要是为了简化内存管理和增加单线程性能而设计的。
  • 进程:使用多进程可以绕过 GIL 的限制,因为每个进程有自己的 Python 解释器和内存空间,所以多个进程可以真正并行运行,充分利用多核处理器的计算资源。

2.2.3 性能开销

  • 线程:线程的创建、销毁和切换的开销小于进程。线程的这些操作主要是在用户空间进行,而不需要系统内核的直接介入,因此速度更快。
  • 进程:进程的创建、销毁和切换涉及更多的系统调用,如分配独立的内存空间,因此开销较大。但进程提供了更强的隔离性和安全性。

2.3 使用建议

  • 多线程:适合I/O密集型任务,例如网络操作、文件读写等。
  • 多进程:适合计算密集型任务,例如视频处理、大规模数学计算等。

        在实际应用中,选择使用线程还是进程取决于任务的类型和需求。如果任务主要受CPU限制,多进程通常是更好的选择;如果任务受I/O限制,使用多线程可能会更有效。同时,也需要考虑程序的复杂性和维护成本,因为进程间的通信比线程间的通信要复杂。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/bicheng/36649.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【WPF】Enum与Converter的使用

在使用场景中大家都会遇到,下拉列表显示汉字,而存储使用的是对应的value值,从而转换就成了一个问题,接下来给大家带来一套的解决方案,方法可能不是特别高明,但是很实用,易读易维护,话…

【Unity】RPG2D龙城纷争(五)关卡编辑器之地图编辑

更新日期:2024年6月25日。 项目源码:本章发布 索引 简介关卡编辑器窗口类(LevelEditor)一、定义关卡编辑器窗口类二、两种编辑模式三、地块编辑模式1.关卡模板2.打开编辑窗口3.编辑器基本属性4.地块模板5.重新生成地图6.地图刷子7.刷地块源码链接简介 关卡编辑器将是我们配…

基本的 Spring Boot 配置步骤和常见的配置项【创建,配置,日志,数据库,安全,MVC】

基本的 Spring Boot 配置步骤和常见的配置项【创建,配置,日志,数据库,安全,MVC】 学习总结 1、掌握 JAVA入门到进阶知识(持续写作中……) 2、学会Oracle数据库入门到入土用法(创作中……) 3、…

EAK高压电阻器-引线高压电阻器-厚膜高压电阻器

描述 EAK高压电阻器是扁平高压电阻器,完全满足低感、稳定和精密无源元件的所有要求。 扁平高压电阻器最适合作为组装在 PCB 上的有线元件,但也可以用作 SMD 元件。 我们提供 HVR、HPR、HVI、HVD 和 HVS 系列的扁平高压电阻器,这些电阻器具…

AI+零信任 | 易安联亮相首届“矩阵杯”网络安全大赛

6月26日, 首届“矩阵杯”网络安全大赛 在青岛国际会议中心举行。大赛由360数字安全、华云安主办,赛宁网安、永信至诚、红客社区协办,致力于推动提升全民网络安全意识、发现顶尖安全人才、鼓励技术创新发展,推动安全行业共建共享…

信息系统项目管理师

1.1项目的定义及特点 项目的定义:为创造独特的产品、服务或成果而进行的临时性工作 项目的特征: 独特性: 差异化(没有完全一样的项目) 临时性: 时间临时(开始时间、结束时间) 团队临时(不同阶段可能有不同的人来参加) 渐进明细性: 成果性目标是逐步…

Cambrian-1:探索以视觉为中心的多模态LLM新纪元

一、摘要 论文:Cambrian-1: A Fully Open, Vision-Centric Exploration of Multimodal LLMs,https://arxiv.org/abs/2406.16860 主页:https://cambrian-mllm.github.io/ 代码:https://github.com/cambrian-mllm/cambrian 本文研发…

堆栈与堆内存 - C#

探索 C# 编程中内存管理的细微差别,区分值类型和引用类型,理解动态和静态内存分配,评估访问效率… 背景 以下是 C# 中堆栈和堆内存之间的主要区别列表。这适用于初学者和专业的 C# 开发人员。 C# 中栈和堆内存的区别 概括 现在&#xff0c…

主流电商平台API接口(天猫获得淘宝商品详情,获得淘宝app商品详情原数据 ,获得淘口令真实url API,按图搜索淘宝商品(拍立淘) API )

主流电商平台商品接口在电商企业中具有重要应用价值。通过商品接口,电商企业可以实现商品同步功能: 商品信息同步:通过接口可以实时同步主流电商平台上的商品信息,包括商品标题、价格、库存、销量等数据,确保企业在自…

ubuntu/debian中安装OpenCV并且配置OpenCV开发环境

编译OpenCV 本文想编译第三方的模块,尤其时aruco模块以及sfm(structure from motion)模块,所以需要同时编译contrib代码。 由于sfm模块依赖其他一些库,这些库如果不提前安装,最后sfm不会编译 需要安装下面一些,sfm文…

python中的__hash__魔法函数详解

在Python中,__hash__ 是一个特殊方法(也称为魔法方法或双下划线方法),它用于定义对象的哈希值。哈希值是一个整数,通常用于在哈希表(如字典和集合)中快速查找对象。 当你试图将一个对象作为键添…

Spring Boot中的多模块项目构建

Spring Boot中的多模块项目构建 大家好,我是免费搭建查券返利机器人省钱赚佣金就用微赚淘客系统3.0的小编,也是冬天不穿秋裤,天冷也要风度的程序猿! 随着应用程序的复杂性增加,将一个大型的应用程序拆分为多个模块或…

HarmonyOS4升级到Harmonyos Next(Api 11)学习捷径

HarmonyOS4升级到Harmonyos Next(Api 11)学习捷径,新技术学习路上少走弯路。HarmonyOS NEXT和HarmonyOS 4的基本语法都是一样的,但是还有一些区别。如果你学会HarmonyOS4,那么HarmonyOS Next也自然而然的会了。 Harmon…

RabbitMQ实践——搭建单人聊天服务

大纲 创建Core交换器用户登录发起聊天邀请接受邀请聊天实验过程总结代码工程 经过之前的若干节的学习,我们基本掌握了Rabbitmq各个组件和功能。本文我们将使用之前的知识搭建一个简单的单人聊天服务。 基本结构如下。为了避免Server有太多连线导致杂乱,下…

哈喽GPT-4o,对GPT-4o 数据分析Data Analysis的思考与看法

目录 上传一个Excel给Data Analysis。Prompt:请问这个数据集是做什么的Prompt:请问书籍的定价如何,请用合适的图表展示它的售价情况Prompt:请统计书名列中出现最多的名称,然后使用词云将其可视化。Prompt:请…

笔记 - shell脚本

前言 Shell脚本是一种用来执行命令行命令的脚本文件。它是由一系列Shell命令组成的程序,通常用于自动化任务、系统管理、数据处理等。Shell脚本可以运行在各种Unix和Linux系统上,也可以在Windows上的一些兼容环境(如Cygwin、WSL)中…

js闭包函数

闭包是指在一个函数内部定义的函数,并且该函数可以访问到外部函数的变量。闭包可以将外部函数的变量保持在内存中,并且不会被释放。 闭包具有以下特性: 1. 函数内部定义的函数可以访问外部函数的变量。 2. 外部函数的变量可以保持在内存中&am…

[大师C语言(第三十九篇)]C语言const关键字深度解析与实战技巧

第一部分:C语言const关键字深度解析 一、const关键字的作用 在C语言中,const关键字是一个用于声明常量的修饰符。它用于指定一个变量的值在程序执行过程中不能被改变。使用const关键字可以确保代码的稳定性,防止不必要的变化,并…

58.鸿蒙系统app(HarmonyOS)(ArkUI)更改应用程序图标

替换xx\MyApplication4.30\entry\src\main\resources\base\media目录下icon.png文件 54.HarmonyOS鸿蒙系统 App(ArkTS)tcp socket套接字网络连接收发测试_鸿蒙socket连接测试-CSDN博客

『Django』模型入门教程-操作MySQL

theme: smartblue 点赞 关注 收藏 学会了 本文简介 一个后台如果没有数据库可以说废了一半。日常开发中大多数时候都在与数据库打交道。Django 为我们提供了一种更简单的操作数据库的方式。 在 Django 中,模型(Model)是用来定义数据库结构的类。每个模型类通常对…