python极简教程04：进程和线程

测试奇谭，BUG不见。

大家好，我是谭叔。

这一场，主讲python的进程和线程。

目的：掌握初学必须的进程和线程知识。

进程和线程的区别和联系

终于开始加深难度，来到进程和线程的知识点~

单就这两个概念，就难倒过不少初学者——今天学了概念，明天就忘记；明天学了例子，又忘记了概念。

要理解进程和线程的联系和区别，我举个特简单的例子：

你的电脑有两个浏览器，一个谷歌浏览器，一个qq浏览器。

一个浏览器就是一个进程。

然后，你打开了谷歌浏览器，百度搜索了测试奇谭，又新开一个标签页，打开谭叔的文章，如下图所示：

你可以这样理解——在同一个浏览器打开的两个网页就是两个线程。如果我关闭了浏览器，这两个线程也没有了。

好了，当你有了概念后，我才好讲两者的区别和联系。

进程

• 优点

  • 稳定性高，当程序崩溃后，不影响其他进程的使用。即谷歌浏览器崩溃后，qq浏览器还可以正常使用。

• 缺点

  • 创建进程的代价大。即当你开了各种各样的浏览器后，你的电脑会特别卡，因为电脑内存和CPU有上限。

线程

• 优点

  • 多线程通常比多进程快一点，但优势不大

• 缺点

  • 任何一个线程挂掉会造成整个进程崩溃，因为线程共享进程的内存（浏览器的例子不再适用，可以理解为绑在一条船上的蚂蚱）

多进程

因为大多数小伙伴用的Windows操作系统，所以针对Unix/Linux的fork()调用抛开不谈。

在python，一般使用multiprocessing实现多进程。

import os
from multiprocessing import Process

def run_proc(name):
    print('开始执行子进程 %s (%s)…' % (name, os.getpid()))

# 子进程要执行的代码
if __name__ == '__main__':
    print('父进程 %s.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',)) # 创建一个Process实例
    print('子进程即将开始.')
    p.start()  # 用start()方法启动实例
    p.join()   # join()方法可以等待子进程结束后再继续往下运行，通常用于进程间的同步
    print('子进程结束.')

要细讲吗？

其实，我的备注写得很全，你只需copy代码下来执行一次，或者debug一次，就能明白。

线程池

如何理解？

即代码可运行的进程数量，有个地方管控它。

from multiprocessing import Pool
import os
import time
import random

def long_time_task(name):
    print('开始 task %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
    start = time.time()
    time.sleep(random.random() * 3)
    end = time.time()
    print('Task %s 执行花费 %0.2f 秒.' % (name, (end - start)))
if __name__ == '__main__':
    print('父亲进程 %s.' % os.getpid())
    p = Pool(3)
    # 因为Pool的默认大小是4,故task 0，1，2，3是立刻执行的，而task 4要等待前面某个task完成后才执行，但最多同时执行4个进程
    # 由于Pool的默认大小是CPU的核数，如果你拥有8核CPU，要提交至少9个子进程才能看到等待效果
    for i in range(5):
        p.apply_async(long_time_task, args=(i,))
    print('等待子进程结束...')
    p.close()
    # 对Pool对象调用join()方法会等待所有子进程执行完毕
    # 调用join()之前必须先调用close()，调用close()之后就不能继续添加新的Process了
    p.join()
    print('所有子进程已执行.')

以上，是必知必会的。

当然，最好的学习时机是：当你要用时，再来复盘学，效果最佳。

如果你学了，没有使用场景，我建议缓一缓学或者作为知识储备。

多线程

多线程有三点必须提前明确：

• 多任务需求可以由多进程完成，也可以由一个进程内的多线程完成
• 进程是由若干线程组成
• 一个进程至少有一个线程

Python的标准库提供了两个模块：_thread和threading，_thread是低级模块，我们一般使用高级模块threading（对_thread进行过封装）。

启动一个线程就是把一个函数传入并创建Thread实例，然后调用start()开始执行，我们看一个简单的例子：

import time
import threading

# 新线程执行的代码
def loop():
    # 由于任何进程默认就会启动一个线程，我们把该线程称为主线程，主线程又可以启动新的线程，
    # Python的threading模块有个current_thread()函数，它永远返回当前线程的实例
    print('线程ss %s 运行中…' % threading.current_thread().name)
    n = 0
    # 主线程实例的名字叫MainThread,子线程的名字在创建时指定，我们用LoopThread命名子线程，在打印输出的时候显示名字
    while n < 5:
    n = n + 1
    print('线程ss %s >>> %s' % (threading.current_thread().name, n))
    time.sleep(1)

print('线程ss %s 已结束.' % threading.current_thread().name)
print('线程 %s is 运行中…' % threading.current_thread().name)

t = threading.Thread(target=loop, name='LoopThread')
t.start()
t.join()

'''
对于 join()方法而言，其另一个重要方面是其实它根本不需要调用。
一旦线程启动，它们 就会一直执行，直到给定的函数完成后退出。
如果主线程还有其他事情要去做，而不是等待这些线程完成(例如其他处理或者等待新的客户端请求)，
就可以不调用 join()。join()方法只有在你需要等待线程完成的时候才是有用的
'''

print('线程 %s 已结束.' % threading.current_thread().name)

同样，以上内容，是必知必会的。

并且，工作场景，我们一般会使用多线程处理问题，而非多进程。（注意：是一般）

至于进程间通信、线程锁、GIL锁、多线程变量、线程间通信、异步协程等知识，讲起来比较复杂，也不是极简教程的核心，你可以先自学，或者当你真正要使用它的时候再去看，再去学。

一如既往，做个总结

01 多线程、多进程，是必知必会的；

02 学习进度自己琢磨，既不能死磕，亦不能简单跳过；

03 小伙伴比较关心，面试时会不会被问到。答：一般公司不会，so?