Python并行编程(一)：基本概念

1、线程和进程

进程是应用程序的一个执行实例，比如，在桌面上双击浏览器将会运行一个浏览器。线程是一个控制流程，可以在进程内与其他活跃的线程同时执行。控制流程指的是顺序执行一些机器指令。进程可以包含多个线程，所以开启一个浏览器，操作系统将创建一个进程，并开始执行这个进程的主线程。每一个线程将独立执行一系列的指令，通常是一个函数，并且和其他线程并行执行。然而，同一个进程内的线程可以共享一些地址空间和数据结构。线程也被称作轻量进程，因为它和进程有许多共同点，比如都是可以和其他控制流程同时运行的控制流程，不同于进程的是多个线程可以共享很多资源，特别是地址空间和数据结构等。

- 进程可以包含多个并行运行的线程

- 操作系统创建和管理线程比进程更节省CPU资源。线程用于一些小任务，进程用于繁重的任务：运行应用程序

- 同一个进程下的线程共享地址空间和其他资源，进程之间相互独立

2、在Python中使用进程

创建called_Process.py

print("Hello Python Parallel!!")
closeInput = input("Press ENTER to exit")
print("Closing calledProcess")

创建calling_Process.py

import os
import sys
## this is the code to execute
program = "python"
print("Process calling")
arguments = ["called_Process.py"]
## we call the called_Process.py script
os.execvp(program, (program,) + tuple(arguments))
print("Good Bye!!")

此时执行calling_Process会通过execvp开启一个新的进程，替换当前的进程，所以Good Bye不会被打印。

执行结果如下：

再次敲击回车

程序结束

3、在Python中使用线程

基于线程的并行是编写并行程序的标准方法。然而Python解释器并不完全是线程安全的，为了支持多线程的Python程序，CPython使用全局解释器锁的技术，但是这意味着同一时间只有一个线程可以执行Python代码；执行某一个线程一小段时间之后，Python会自动切换到下一个线程。GIL并没有完全解决线程安全的问题，如果多个线程视图使用共享数据，还是可能导致未确定的行为。

线程例子：

from threading import Thread
from time import sleep

class CookBook(Thread):
    def __init__(self):
        Thread.__init__()
        self.message = "Hello Parallel Python CookBook!!\n"

    def print_message(self):
        print(self.message)

    def run(self):
        print("Thread Starting\n")
        x = 0
        while (x < 10):
            self.print_message()
            sleep(2)
            x += 1
        print("Thread Ended\n")

# start the main process
print("Process Started")

# create a instance
hello_python = CookBook()

# start hello_python by run
hello_python.start()
print("Process Ended")

启动该脚本输出如下：

主程序执行结束的时候，线程依然会每两秒打印一次信息，证实了线程是在父进程下执行的一个子任务。

注意：此例子为测试用例，不可在大型程序中留下任何线程在后台默默运行。