并发编程之多线程理论篇

合集 - 并发编程炒大饼(26)

1.并发编程之操作系统引入2024-01-212.并发编程之多进程理论篇2024-01-213.并发编程之多进程操作篇2024-01-214.并发编程之僵尸进程、孤儿进程和守护进程2024-01-215.并发编程之进程互斥锁2024-01-216.并发编程之进程通信（队列和管道）2024-01-217.并发编程之进程通信（生产消费模型）2024-01-21

8.并发编程之多线程理论篇2024-01-21

9.并发编程之多线程操作篇2024-01-2110.并发编程之守护线程2024-01-2111.并发编程之线程的互斥锁2024-01-2112.并发编程之GIL解释器锁2024-01-2113.并发编程之死锁和递归锁2024-01-2114.并发编程之信号量Semaphore2024-01-2115.并发编程之Event事件2024-01-2116.并发编程之条件Condition2024-03-0317.并发编程之定时器2024-03-0318.并发编程之线程queue2024-03-0319.并发编程之Python标准模块--concurrent2024-03-0320.并发编程之协程理论2024-03-0321.并发编程之Greenlet模块2024-03-0322.并发编程之Gevent模块2024-03-0323.并发编程之asyncio模块2024-03-0324.并发编程之IO模型2024-03-0325.并发编程补充：基于多进程实现并发的套接字通信2024-03-0326.并发编程补充：基于多线程实现并发的套接字通信2024-03-03

收起

什么叫线程

线程也叫轻量级进程，是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

线程自己不用有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个一个进程的其他线程共享其所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

为什么要使用多线程

线程在程序中是独立的、并发的执行流。与分隔的进程相比，进程中线程之间的隔离程度药效，它们共享内存、文件句柄和其他进程应有的状态。

因为线程的划分程度小于进程，使得多线程程序的并发性高。进程在执行过程之中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大的提升了程序的运行效率。

线程比进程具有更高的性能，这是由于同一个进程中的线程都有共性，多个线程共享一个进程的虚拟空间。线程的共享环境包括进程代码段、进程的共有数据等，利用这些共享的数据，线程之间很容易实现通信。

操作系统在创建进程时，必须为改进程分配独立的内存空间，并分配大量的相关资源，但创建线程则简单得多。因此，使用多线程来实现并发比使用多进程的性能高得要多。

总结起来，使用多线程编程具有如下几个优点：
1. 进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存非常容易。
2. 操作系统在创建进程时，需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程的代价则小得多。因此使用多线程来实现多任务并发执行比使用多进程的效率高
3. python语言内置了多线程功能支持，而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式，从而简化了python的多线程编程。

线程的创建开销

问题一：创建进程的开销要远大于线程？

如果我们的软件是一个工厂，该工厂有多条流水线，流水线工作需要电源，电源只有一个即cpu（单核cpu）。
一个车间就是一个进程，一个车间至少一条流水线（一个进程至少一个线程）；创建一个进程，就是创建一个车间（申请空间，在该空间内建至少一条流水线）；而建线程，就只是在一个车间内造一条流水线，无需申请空间，所以创建开销小。

问题二：进程之间是竞争关系，线程之间是协作关系？

车间直接是竞争/抢电源的关系，竞争（不同的进程直接是竞争关系，是不同的程序员写的程序运行的，迅雷抢占其他进程的网速，360把其他进程当做病毒干死） 一个车间的不同流水线式协同工作的关系（同一个进程的线程之间是合作关系，是同一个程序写的程序内开启动，迅雷内的线程是合作关系，不会自己干自己）

线程和进程的区别

• 开进程的开销远大于开线程

import time
from multiprocessing import Process
from threading import Thread
 
 
def piao(name):
    print('%s piaoing' % name)
    time.sleep(2)
    print('%s piao end' % name)
 
 
if __name__ == '__main__':
    # p1 = Process(target=piao, args=('allen',))
    # p1.start()
 
    t1 = Thread(target=piao, args=('allen',))
    t1.start()
    print('主线程')

• 同一进程内的多个线程共享该进程的地址空间

from multiprocessing import Process
from threading import Thread
 
n = 100
 
def task():
    global n
    n = 0
 
if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task, )
    p1.start()
    p1.join()
 
    print('主进程', n)
 
    t1 = Thread(target=task, )
    t1.start()
    t1.join()
 
    print('主线程', n)
 
# 主进程 100
# 主线程 0

• 进程PID、线程PID

import os
from multiprocessing import current_process, Process
 
 
def task():
    print(current_process().pid)
    print('子进程的PID：%s    父进程的PID：%s' % (os.getpid(), os.getppid()))
 
 
if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task, )
    p1.start()
 
    print('主线程', current_process().pid)
    print('主线程', os.getpid())
 
结果：
主线程 13712
主线程 13712
7240
子进程的PID：7240    父进程的PID：13712

import os
from threading import Thread
 
 
def task():
    print('子线程：%s' % (os.getpid()))
 
 
if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task, )
    t1.start()
 
    print('主线程', os.getpid())
 
结果：
子线程：13912
主线程 13912

什么叫多线程

多任务：边吃饭边玩手机
现实生活中有很多这样同时做多件事情的例子，看起来是多个任务都在做，其实本质上我们的额大脑在同一时间依旧只做了一件事。

多线程（Thread）：一条路多个道；游戏每个人都有一个账号，两个人同时玩一个游戏；编程main主函数和子函数同时运行