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关于python3多线程和协程

发布时间 2023-12-30 14:27:08作者: BrianSun

以下内容部分由chatgpt生成，本文仅作为备忘和记录。

asyncio.sleep 和 time.sleep 都是用于在 Python 中进行延迟操作的函数，但它们的工作方式和使用场景有一些不同。

  1. asyncio.sleep：
  • asyncio.sleep 是用于在异步代码中进行暂停的函数，它是 asyncio 模块中的一部分。
  • 在异步程序中，使用 await asyncio.sleep(delay) 可以暂停当前的协程，让出 CPU 给其他任务执行，并在指定的时间间隔后恢复执行当前协程。
  • asyncio.sleep 是非阻塞的，意味着在等待的过程中，事件循环可以继续执行其他任务，不会阻塞整个程序的执行。
  • asyncio.sleep 适用于异步编程环境，例如基于 asyncio 的网络编程、异步任务等。
  1. time.sleep：
  • time.sleep 是用于在同步代码中进行暂停的函数，它是 time 模块中的一部分。
  • 在同步程序中，使用 time.sleep(delay) 可以暂停当前的线程，并阻塞整个程序的执行，直到指定的时间间隔过去后才会恢复执行。
  • time.sleep 是阻塞的，意味着在等待的过程中，整个程序的执行都会被暂停。
  • time.sleep 适用于同步编程环境，例如传统的多线程、多进程编程等。

因此，asyncio.sleep 适用于异步编程环境，而 time.sleep 适用于同步编程环境。在异步程序中应该使用 asyncio.sleep 来进行暂停操作，而在同步程序中应该使用 time.sleep。

asyncio.create_task 和 threading.Thread 是用于并发编程的两种不同机制。

  1. asyncio.create_task 是用于异步编程的，它是 asyncio 模块提供的方法，用于在事件循环中创建一个异步任务。异步任务使用协程来实现，并在事件循环中进行调度和执行。asyncio.create_task 创建的任务可以利用异步 I/O 等特性，适用于 I/O 密集型的并发任务。

  2. threading.Thread 是用于多线程编程的，它是 threading 模块提供的类，用于创建一个新的线程来执行指定的函数。线程是操作系统调度的基本单位，多线程编程可以利用多核 CPU 的并行计算能力，适用于 CPU 密集型的并发任务。

因此，asyncio.create_task 适用于异步编程，而 threading.Thread 适用于多线程编程。在选择使用哪种机制时，需要根据具体的任务特点和编程需求来决定。

对于第一个问题，Python 中的 threading.Thread 确实是假的多线程，因为由于全局解释器锁（GIL）的存在，Python 解释器在同一时刻只允许一个线程执行 Python 字节码。因此，即使使用多线程，Python 解释器仍然只能在单个 CPU 内核上执行代码。

对于第二个问题，asyncio.create_task 创建的协程通常也只在单个 CPU 内核上执行。虽然异步编程能够在 I/O 密集型任务中提供并发性能的提升，但对于 CPU 密集型任务，由于仍然受到 GIL 的限制，协程也只能在单个 CPU 内核上执行。

关于第三个问题，多线程和协程的区别主要在于实现方式和适用场景：

  • 多线程是操作系统级的并发模型，每个线程都有自己的栈和上下文，线程之间切换由操作系统负责。多线程适合处理 CPU 密集型任务，可以利用多核 CPU 的并行计算能力。
  • 协程是在单线程内部实现的并发模型，协程的切换由程序员显式控制，通过事件循环机制来实现协作式多任务。协程适合处理 I/O 密集型任务，可以在等待 I/O 操作的过程中切换执行其他任务，提高程序的并发性能。

综上所述，多线程和协程在实现方式和适用场景上有明显的区别，需要根据具体的任务特点和编程需求来选择合适的并发模型。

当涉及到多线程和协程的应用场景时，有一些常见的实际例子可以帮助理解它们的用途。

多线程的应用场景：

  1. Web 服务器：在处理大量并发请求时，使用多线程可以提高服务器的并发处理能力。
  2. 图片处理：多线程可以用于同时处理多张图片的压缩、处理或上传下载操作。
  3. 数据库操作：在需要同时处理多个数据库查询或写入操作时，多线程可以提高数据库操作的效率。
  4. GUI 应用程序：在需要同时处理用户交互、后台任务等多个任务时，多线程可以提高程序的响应速度。

协程的应用场景：

  1. 异步网络编程：在构建高性能的网络应用程序时，协程可以用于实现异步 I/O 操作，提高网络通信的效率。
  2. 异步爬虫：在进行网页数据抓取时，协程可以用于并发地请求和处理多个网页，提高爬取效率。
  3. 高并发 Web 服务器：使用协程可以实现高效的并发处理请求，提高 Web 服务器的并发能力。
  4. 实时数据处理：在需要实时处理大量数据的场景下，协程可以提供高效的并发处理能力，适用于实时监控、日志处理等场景。

综上所述，多线程适合于处理 CPU 密集型任务和并发请求，而协程适合于处理 I/O 密集型任务和高并发的网络应用。在实际项目中，根据具体的需求和场景选择合适的并发编程模型是非常重要的。