【昇騰】【每天進步一點點】Python中的多線程一點思考

前言

多線程，這個名詞大家應該比較熟悉。比如說在我們電腦的處理器一般是xxx核xxx線程，比如我的電腦的處理器是Intel Core i7-9750H，是6核12線程處理器，一般情況下，一個核同時只能有一個任務執行。多核時才可以支持多個線程同時執行。但通過采用超線程技術，Intel Core i7-9750H實現了增加一倍的線程，即達到了12個線程，使得對于多任務處理能夠更好的運行，但對于游戲這種對頻率 有更多需求的應用來說，多線程就沒什么太大優勢了，這時頻率起到了主要作用。

那么線程到底是什么呢？

線程（Thread）也叫輕量級進程，是操作系統能夠進行運算調度的最小單位，它被包涵在進程之中，是進程中的實際運作單位。線程自己不擁有系統資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創建和撤消另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以并發執行。

簡單來說，多線程可以草率的理解為：同時執行多個不同的應用程序，相當于并行處理，同時做了多件事。很明顯，優勢很大。我們看看對它的評價：

每個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執行，必須依存在應用程序中，由應用程序提供多個線程執行控制。每個線程也都有自己的一組CPU寄存器，稱為線程的上下文，該上下文反映了線程上次運行該線程的CPU寄存器的狀態。指令指針和堆棧指針寄存器是線程上下文中兩個最重要的寄存器，線程總是在進程得到上下文中運行的，這些地址都用于標志擁有線程的進程地址空間中的內存。

好了，好了，是不是有些凌亂了，理論總是枯燥的，直接看看代碼，在實戰中理解吧，以下代碼在華為云ModelArts NoteBook中，使用CPU 2核下驗證。

1. 多線程初識

運行結果

可以看到兩個線程交替執行，work1先執行一次，打印了“0”，之后work2執行，打印了“0”，然后又是work1執行打印了“1”，以此類推。在程序運行中，你可以看到work1和work2同時打印了“0”，之后，又同時打印了“1”，“2”，仿佛work1和work2同時在運行一樣。

2. 線程同步

運行結果

注意，這里test2的每次運行結果可能不一樣，但最終結果是一樣的，即200 0000。

這里使用兩個線程對同一個變量操作，每個線程完成100 0000次累加，兩個線程同步后，共計完成 200 0000次累積，得到最終200 0000結果。

好了，多線程大概就是這樣了，還有其他的一些內容，以后有機會再來說。其實在Python中，無論處理器有多少個核，同時只能執行一個線程。這就是由于GIL的存在導致的。GIL的全稱是Global Interpreter Lock(全局解釋器鎖)，來源是Python設計之初的考慮，為了數據安全所做的決定。某個線程想要執行，必須先拿到GIL，我們可以把GIL看作是“通行證”，并且在一個Python進程中，GIL只有一個，拿不到通行證的線程，就不允許進入CPU執行。

所以，想要充分利用多核CPU，就用多進程，注意不是剛下講的所線程哦，對于進程和線程的區別，可以簡單理解為進程是一個國家，線程是這個國家一個具體的城市，一個進程可以有多個線程，就像一個國家可以有多個城市，但一個線程要在一個進程的依賴下，就像我們寫跨國通信地址的時候，寫這個城市前，要先寫這個國家。因為每個進程有各自獨立的GIL，互不干擾，這樣就可以真正意義上的并行執行，在Python中，多進程的執行效率優于多線程(僅僅針對多核CPU而言，現在一般應該都是多核處理器了)。

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