python精选24集（线程与进程区别、互斥、GIL）

一.线程与进程区别

1.1区别

①.两者都是多任务编程方式，都能使用计算机多核资源

②.进程的创建删除消耗的计算机资源比线程多

③.进程空间独立，数据互不干扰，有专门通信方法；线程使用全局变量通信

④.一个进程可以有多个分支线程，两者有包含关系

⑤.多个线程共享进程资源，在共享资源操作时往往需要同步互斥处理

⑥.进程线程在系统中都有自己的特有属性标志，如ID,代码段，命令集等。

1.2使用场景

①.任务场景

• 如果是相对独立的任务模块，可能使用多进程，如果是多个分支共同形成一个整体任务可能用多线程

②.项目结构

• 多种编程语言实现不同任务模块，可能是多进程，或者前后端分离应该各自为一个进程。

③.难易程度

• 通信难度，数据处理的复杂度来判断用进程间通信还是同步互斥方法。

二.同步互斥

2.1线程之间的通信方法

①.通信方法：线程之间使用全局变量进行通信

②.共享资源

• 共享资源：多个进程或者线程都可以操作的资源称为共享资源。对共享资源的操作代码段称为临界区。
• 影响：对共享资源的无序操作可能会带来数据的混乱，或者操作错误。此时往往需要同步互斥机制协调操作顺序。
•  

③同步互斥机制

• 同步：同步是一种协作关系，为完成操作，多进程或者线程间形成一种协调，按照必要的步骤有序执行操作。

• 互斥：互斥是一种制约关系，当一个进程或者线程占有资源时会进行加锁处理，此时其他进程线程就无法操作该资源，直到解锁后才能操作。
• 

2.2线程同步互斥方法

• 线程Event

from threading import Event

e = Event() 创建线程event对象

e.wait([timeout]) 阻塞等待e被set

e.set() 设置e，使wait结束阻塞

e.clear() 使e回到未被设置状态

e.is_set() 查看当前e是否被设置

Demo【同步互斥】

from threading import Event,Thread

# 线程通信变量
msg = None

e = Event() # evnet 对象

# 线程函数 (野路子写了个中文，哈哈哈)
def attack():
    print("后羿开大了")
    global msg
    msg = "后羿射日"
    e.set() # 让wait结束阻塞

t = Thread(target = attack)
t.start()

# 主线程验证通信内容

print("后羿发出攻击")
e.wait() # 阻塞等待
if msg == '后羿射日':
    print("身受重伤")
    print("晕过去了")
else:
    print("对不起，我免疫了")

t.join()

2.3线程锁Lock

• 使用方法

from threading import Lock

lock = Lock() 创建锁对象
lock.acquire() 上锁 如果lock已经上锁再调用会阻塞
lock.release() 解锁
with lock: 上锁
...
...
with代码块结束自动解锁

Demo【lock】

from threading import Thread,Lock

a = b = 0

lock = Lock()#定义锁

def value():
    while True:
        lock.acquire()  # 上锁
        print('already lock1')
        if a != b:
            print("a = %d,b = %d"%(a,b))
        lock.release() # 解锁
        print('already release1')

t = Thread(target = value)
t.start()

while True:
    with lock:
        a += 1
        b += 1
t.join()

2.4死锁及其处理

2.4.1定义

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。

2.4.2死锁产生条件

• 死锁发生的必要条件：
• 互斥条件

    指线程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
  

• 请求和保持条件

    指线程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求线程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
  

• 不剥夺条件

    指线程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放,通常CPU内存资源是可以被系统强行调配剥夺的。
  

• 环路等待条件

    指在发生死锁时，必然存在一个线程——资源的环形链，即进程集合{T0，T1，T2，···，Tn}中的T0正在等待一个T1占用的资源；T1正在等待T2占用的资源，……，Tn正在等待已被T0占用的资源。
  

2.4.3产生死锁的原因

简单来说造成死锁的原因可以概括成三句话：

• 当前线程拥有其他线程需要的资源
• 当前线程等待其他线程已拥有的资源
• 都不放弃自己拥有的资源

2.4.4合理规避死锁

• 死锁是我们非常不愿意看到的一种现象，我们要尽可能避免死锁的情况发生。通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或者几个，来预防发生死锁。预防死锁是一种较易实现的方法。但是由于所施加的限制条件往往太严格，可能会导致系统资源利用率。

三.Python线路GIL【全局解释器锁】

3.1GIL定义

• 由于python解释器设计中加入了解释器锁，导致python解释器同一时刻只能解释执行一个线程，大大降低了线程的执行效率。

3.2影响

• 因为遇到阻塞时线程会主动让出解释器，去解释其他线程。所以python多线程在执行多阻塞高延迟IO时可以提升程序效率，其他情况并不能对效率有所提升。

3.3建议

①.尽量使用进程完成无阻塞的并发行为

②.不使用c作为解释器 （Java C#）

3.4总结

• 在无阻塞状态下，多线程程序和单线程程序执行效率几乎差不多，甚至还不如单线程效率。但是多进程运行相同内容却可以有明显的效率提升。