python学习笔记(十三): 多线程多进程

一、线程&进程

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程（Process），比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开一个记事本就启动了一个记事本进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程，打开一个Word就启动了一个Word进程。进程是很多资源的集合。

有些进程还不止同时干一件事，比如Word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。

由于每个进程至少要干一件事，所以，一个进程至少有一个线程。当然，像Word这种复杂的进程可以有多个线程，多个线程可以同时执行，多线程的执行方式和多进程是一样的，也是由操作系统在多个线程之间快速切换，让每个线程都短暂地交替运行，看起来就像同时执行一样。当然，真正地同时执行多线程需要多核CPU才可能实现。线程是最小的执行单元，而进程由至少一个线程组成。

我们在做事情的时候，一个人做是比较慢的，如果多个人一起来做的话，就比较快了，程序也是一样的，我们想运行的速度快一点的话，就得使用多进程，或者多线程，在python里面，多线程被很多人诟病，为什么呢，因为Python的解释器使用了GIL的一个叫全局解释器锁，它不能利用多核CPU，只能运行在一个cpu上面，但是你在运行程序的时候，看起来好像还是在一起运行的，是因为操作系统轮流让各个任务交替执行，任务1执行0.01秒，切换到任务2，任务2执行0.01秒，再切换到任务3，执行0.01秒……这样反复执行下去。表面上看，每个任务都是交替执行的，但是，由于CPU的执行速度实在是太快了，我们感觉就像所有任务都在同时执行一样。这个叫做上下文切换。

二、多线程，python中的多线程使用theading模块

下面是一个简单多线程

    import threading
    import time
    def sayhi(num): #定义每个线程要运行的函数

        print("running on number:%s" %num)

        time.sleep(3)

    if __name__ == '__main__':
        t1 = threading.Thread(target=sayhi,args=(1,)) #生成一个线程实例
        t2 = threading.Thread(target=sayhi,args=(2,)) #生成另一个线程实例
        t1.start() #启动线程
        t2.start() #启动另一个线程

下面是另一种启动多线程的方式，继承式

    import threading
    import time
    class MyThread(threading.Thread):
        def __init__(self,num):
            threading.Thread.__init__(self)
            self.num = num

        def run(self):#定义每个线程要运行的函数

            print("running on number:%s" %self.num)

            time.sleep(3)

    if __name__ == '__main__':

        t1 = MyThread(1)
        t2 = MyThread(2)
        t1.start()
        t2.start()

这两种方式没有什么区别，两种写法而已，我个人喜欢用第一种，更简单一些。

线程等待，多线程在运行的时候，每个线程都是独立运行的，不受其他的线程干扰，如果想在哪个线程运行完之后，再做其他操作的话，就得等待它完成，那怎么等待呢，使用join，等待线程结束

            import threading
            import time
            def run():
                print('qqq')
                time.sleep(1)
                print('done!')
            lis = []
            for i in range(5):
                t = threading.Thread(target=run)
                lis.append(t)
                t.start()
            for t in lis:
                t.join()
            print('over')

守护线程，什么是守护线程呢，就相当于你是一个国王（非守护线程），然后你有很多仆人（守护线程），这些仆人都是为你服务的，一但你死了，那么你的仆人都给你陪葬。

            import threading
            import time
            def run():
                print('qqq')
                time.sleep(1)
                print('done!')
            for i in range(5):
                t = threading.Thread(target=run)
                t.setDaemon(True)
                t.start()
            print('over')

线程锁，线程锁就是，很多线程一起在操作一个数据的时候，可能会有问题，就要把这个数据加个锁，同一时间只能有一个线程操作这个数据。

        import threading
        from threading import Lock
        num = 0
        lock = Lock()#申请一把锁
        def run():
            global num
            lock.acquire()#加锁
            num+=1
            lock.release()#解锁

        lis = []
        for i in range(5):
            t = threading.Thread(target=run)
            t.start()
            lis.append(t)
        for t in lis:
            t.join()
        print('over',num)

下面来个简单的爬虫，看下多线程的效果

        import threading
        import requests,time
        urls  ={
            "baidu":'http://www.baidu.com',
            "blog":'http://www.nnzhp.cn',
            "besttest":'http://www.besttest.cn',
            "taobao":"http://www.taobao.com",
            "jd":"http://www.jd.com",
        }
        def run(name,url):
            res = requests.get(url)
            with open(name+'.html','w',encoding=res.encoding) as fw:
                fw.write(res.text)

        start_time = time.time()
        lis = []
        for url in urls:
            t = threading.Thread(target=run,args=(url,urls[url]))
            t.start()
            lis.append(t)
        for t in lis:
            t.join()
        end_time = time.time()
        print('run time is %s'%(end_time-start_time))

        #下面是单线程的执行时间
        # start_time = time.time()
        # for url in urls:
        #     run(url,urls[url])
        # end_time = time.time()
        # print('run time is %s'%(end_time-start_time))

三、多进程，上面说了Python里面的多线程，是不能利用多核CPU的，如果想利用多核CPU的话，就得使用多进程，python中多进程使用multiprocessing模块。

    from multiprocessing import Process
    import time
    def f(name):
        time.sleep(2)
        print('hello', name)
    p = Process(target=f, args=('niu',))
    p.start()
    p.join()