第三十八天 GIL 进程池与线程池

一.全局解释器锁

　　1.GIL:全局解释器锁

　　　　GIL本质就是一把互斥锁,是夹在解释器身上的

　　　　统一进程内的所有线程都需要先抢到GIL锁,才能执行pai解释器代码

　　2.GIL优缺点:

　　　　优点:

　　　　　　保证Cpython解释器内存管理的线程安全

　　　　缺点:

　　　　　　同一进程内所有的线程同一时刻只能有一个执行,

　　　　　　也就是锁Cpython解释器多线程无法实现真正的并行

from threading import Thread,current_thread

import time

def task():

    print("%s is running"%current_thread().name)

    time.sleep(3)

    print("%s is done"current_thread().name)

if __name__=="__main__":

    t1=Thread(target=task)

    t2=Thread(target=task)

    t3=Thread(target=task)

    t1.start()

    t2.start()

    t3.start()

二.Cpython解释器并发效率验证

关于GIL性能的讨论

解释器加锁以后
将导致所有线程只能并发不能达到真正的并行意味着同一时间只有一个CPU在处理你的线程
给你的感觉是效率低

代码执行有两种状态
阻塞 i/o 失去CPU的执行权 (CPU等待IO完成)
非阻塞代码正常执行比如循环一千万次中途CPU可能切换很快会回来 (CPU在计算)

假如有32核CPU 要处理一个下载任务网络速度慢 100k/s 文件大小为1024kb
如果你的代码中IO操作非常多 cpu性能不能直接决定你的任务处理速度

案例:
目前有三个任务每个任务处理需一秒获取元数据需要一小时
3个CPU 需要一小时1秒
1个cpu 需要一小时3秒

在IO密集的程序中 CPU性能无法直接决定程序的执行速度 python就应该干这种活儿
在计算密集的程序中 CPU性能可以直接决定程序的执行速度

#计算密集型测试
from threading import Thread

from multiprocessing import Process

import time

# 计算密集任务

def task1():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

def task2():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

def task3():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

def task4():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

def task5():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

def task6():

    sum = 1

    for i in range(10000000):

        sum *= i

if __name__ == '__main__':

    # 开始时间

    st_time = time.time()

    # 多线程情况下

    # t1 =  Thread(target=task1)

    # t2 = Thread(target=task2)

    # t3 = Thread(target=task3)

    # t4 = Thread(target=task4)

    # t5 = Thread(target=task5)

    # t6 = Thread(target=task6)

    t1 = Process(target=task1)

    t2 = Process(target=task2)

    t3 = Process(target=task3)

    t4 = Process(target=task4)

    t5 = Process(target=task5)

    t6 = Process(target=task6)

    t1.start()

    t2.start()

    t3.start()

    t4.start()

    t5.start()

    t6.start()

    #

    # t1.join()

    # t2.join()

    # t3.join()

    # t4.join()

    # t5.join()

    # t6.join()

    print(time.time() - st_time)

from threading import Thread

from multiprocessing import Process

import time

# 计算密集任务

def task1():

    time.sleep(3)

def task2():

    time.sleep(3)

def task3():

    time.sleep(3)

def task4():

    time.sleep(3)

def task5():

    time.sleep(3)

def task6():

    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':

    # 开始时间

    st_time = time.time()

    # 多线程情况下

    # t1 = Thread(target=task1)

    # t2 = Thread(target=task2)

    # t3 = Thread(target=task3)

    # t4 = Thread(target=task4)

    # t5 = Thread(target=task5)

    # t6 = Thread(target=task6)

    t1 = Process(target=task1)

    t2 = Process(target=task2)

    t3 = Process(target=task3)

    t4 = Process(target=task4)

    t5 = Process(target=task5)

    t6 = Process(target=task6)

    t1.start()

    t2.start()

    t3.start()

    t4.start()

    t5.start()

    t6.start()

    # t1.join()

    # t2.join()

    # t3.join()

    # t4.join()

    # t5.join()

    # t6.join()

    print(time.time() - st_time)

三.GIL与互斥锁

from  threading import Thread,Lock

import time

mutex = Lock()

num = 1

def task():

    global num

    # print(num)

    mutex.acquire()

    temp = num

    print(temp)

    time.sleep(1)   # 当你们线程中出现io时 GIL锁就解开

    num = temp + 1

    mutex.release()  # 线程任务结束时GIL锁解开

t1 = Thread(target=task,)

t2 = Thread(target=task,)

t1.start()

t2.start()

t1.join()

t2.join()

print(num)

GIL 和自定义互斥锁的区别

全局锁不能保证自己开启的线程安全但要保证解释器中的数据的安全

GIL 在线程调用解释器是自动加锁在IO阻塞时或线程执行完毕时自动解锁

四.进程池和线程池

　　进程池

　　　　就是一个装进程的容器

　　为什么出现

　　　　当进程很多的时候方便管理进程

　　什么时候用?

　　　　当并发量特别大的时候列入双十一

　　　　很多时候进程是空闲的就让他进入进程池让有任务处理时才从进程取出来使用

　　进程池使用

　　　　ProcessPoolExecutor类

　　　　创建时指定最大进程数自动创建进程

　　　　调用submit函数将任务提交进程池中

　　　　创建进程是在调用submit后发生

　　总结一下:

　　　　进程池可以自动创造进程

　　　　进程现在最大进程数

　　　　自动选择一个空闲的进程帮你处理任务

　　进程什么时候算是空闲?

　　　　代码执行完算是空闲

　　IO密集时用线程池

　　计算密集时用线程池

思考

1、什么是GIL

GIL = Global Interpreter Lock (全局解释锁器锁)
2、有了GIL会对单进程下的多个线程造成什么样的影响

防止对个线程竞争统一资源造成数据的错乱,只能有一个线程进行读写操作.
3、为什么要有GIL

为了避免资源竞争造成的数据错乱
4、GIL与自定义互斥锁的区别，多个线程争抢GIL与自定义互斥锁的过程分析

GIL不保证自己开启线程的安全但保证解释器中数据的安全

GIL 在线程调用解释其时自动加锁在IO阻塞是或线程代码执行完毕时,自动解锁
5、什么时候用python的多线程，什么时候用多进程，为什么？

2、进程池与线程池
1、池的用途，为何要用它

池用来存储线程和进程,可以方便进程和线程的管理
2、池子里什么时候装进程什么时候装线程？

计算密集时装进程,IO密集时装线程

3、基于进程池与线程池实现并发的套接字通信

#服务端

from socket import *

from threading import Thread

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor,ThreadPoolExecutor

tpool=ThreadPoolExecutor(3)

def communicte(conn,client_addr):

    while True:

        try:

            data= conn.recv(1024)

            if not data:break

            conn.send(data.upper())

        except ConnectionAbortedError:

            break

    conn.close()

def server():

    server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

    server.bind(('127.0.0.1',8080))

    server.listen(5)

    while True:

        conn,client_addr=server.accept()

        print(client_addr)

        tpool.submit(communicte,conn,client_addr)

    server.close()

if __name__=='__main__':

    server()

#客户端

import socket

c = socket.socket()

c.connect(('127.0.0.1',8080))

while True:

    msg = input(">>>:")

    c.send(msg.encode("utf-8"))

    data = c.recv(1024)

    print(data.decode("utf-8"))