day212223：線程、進程、協程

1、程序工作原理

進程的限制：每一個時刻只能有一個線程來工作。
多進程的優點：同時利用多個cpu，能夠同時進行多個操作。缺點：對內存消耗比較高
當進程數多于cpu數量的時候會導致不能被調用，進程不是越多越好，cpu與進程數量相等最好
線程：java和C# 對于一個進程里面的多個線程，cpu都在同一個時刻能使用。py同一時刻只能調用一個。
so：對于型的應用，py效率較java C#低。
多線程優點：共享進程的內存，可以創造并發操作。缺點：搶占資源，
多線程得時候系統在調用的時候需要記錄請求上下文的信息，請求上下文的切換這個過程非常耗時。因此線程不是越多越好，具體案例具體分析。
在計算機中，執行任務的最小單元就是線程
IO操作不利用CPU，IO密集型操作適合多線程，對于計算密集型適合多進程
GIL：全局解釋器鎖，PY特有它會在每個進程上加個鎖
系統存在進程和線程的目的是為了提高效率
1.1、單進程單線程
1.2、自定義線程：
主進程
主線程
子線程
2、線程鎖 threading.RLock和threading.Lock

多線程修改一個數據得時候可能會造成咱數據。建議使用rlock

3、線程時間：threading.Event: 通知
當有進程間的通訊的情況下這個才有應用場景。汽車類比線程，Event.wait()紅燈，Event.set()綠燈，Event.clear():使紅燈變綠

even是線程間的通訊機制。Event.wait([timeout]):賭賽線程，知道event對象內部標示位被設置為True或超時時間。Event.set()：將標識位設為True。Event.clear():標識位設為False。Event.isSet():判斷標識位是否為True。

4、queue模塊：生產者-消費者模型

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import queue
import threading
# import queue# q = queue.Queue(maxsize=0)  # 構造一個先進顯出隊列，maxsize指定隊列長度，為0 時，表示隊列長度無限制。
#
# q.join()    # 等到隊列為空的時候，在執行別的操作
# q.qsize()   # 返回隊列的大小 （不可靠）
# q.empty()   # 當隊列為空的時候，返回True 否則返回False （不可靠）
# q.full()    # 當隊列滿的時候，返回True，否則返回False （不可靠）
# q.put(item, block=True, timeout=None) #  將item放入Queue尾部，item必須存在，可以參數block默認為True,表示當隊列滿時，會等待隊列給出可用位置，
# # 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 為False時為非阻塞，此時如果隊列已滿，會引發queue.Full 異常。 可選參數timeout，表示 會阻塞設置的時間，過后，
# # 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  如果隊列無法給出放入item的位置，則引發 queue.Full 異常
# q.get(block=True, timeout=None) #   移除并返回隊列頭部的一個值，可選參數block默認為True，表示獲取值的時候，如果隊列為空，則阻塞，為False時，不阻塞，
# # 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　若此時隊列為空，則引發 queue.Empty異常。 可選參數timeout，表示會阻塞設置的時候，過后，如果隊列為空，則引發Empty異常。
# q.put_nowait(item) #   等效于 put(item,block=False)
# q.get_nowait() #    等效于 get(item,block=False)
message = queue.Queue(10)def producer(i):print("put:",i)# while True:
    message.put(i)def consumer(i):# while True:msg = message.get()print(msg)for i in range(12):t = threading.Thread(target=producer, args=(i,))t.start()for i in range(10):t = threading.Thread(target=consumer, args=(i,))t.start()
qs = message.qsize()
print("當前消息隊列的長度為:%d"%(qs))
print("當前消息隊列的長度為:",qs)

queue示例代碼

join()方法主線程等待，最多等待時間可以hi設置，eg：t.join(2)

    import threadingdef f0():passdef f1(a1,a2)：time.sleep(10)f0()t = threading.Thread(target=f1,args(111,222,))t.setDaemon(True)  #默認false 主線程將等待執行完成后結束，設置為true后主線程將不在等待
    t.start()t = threading.Thread(target=f1,args(111,222,))t.start()t = threading.Thread(target=f1,args(111,222,))t.start()t = threading.Thread(target=f1,args(111,222,))t.start()

threading demo

5、進程：multiprocess是py進程模塊

進程之間默認是隔離得，線程的資源默認是共享的

兩個進程共享數據需要使用特殊得對象： array:其他語音?或manager.dict()

進程不是，越多越好，建議使用線程池來控制。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
from multiprocessing import Pool
import time
def myFun(i):time.sleep(2)return i+100def end_call(arg):print("end_call",arg)# print(p.map(myFun,range(10)))
if __name__ == "__main__":p = Pool(5)for i in range(10):p.apply_async(func=myFun,args=(i,),callback=end_call)print("end")p.close()p.join()

porcesspooldemo

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-from multiprocessing import  Pool
import timedef f1(a):time.sleep(1)print(a)return 1000
def f2(arg):print(arg)if __name__ =="__main__":pool = Pool(5)for i in range(50):pool.apply_async(func=f1, args=(i,),callback=f2)# pool.apply(func=f1, args=(i,))print('<<=================>>')pool.close()pool.join()

processpooldemo2

6、線程池py沒有提供，我們需要自己編寫

簡單線程池示例：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import queue
import threading
import timeclass ThreadPool(object):def __init__(self, max_num=20):self.queue = queue.Queue(max_num)for i in range(max_num):self.queue.put(threading.Thread)def get_thread(self):return self.queue.get()def add_thread(self):self.queue.put(threading.Thread)def func(pool,a1):time.sleep(2)print(a1)pool.add_thread()p = ThreadPool(10)for i in range(100):#獲得類thread = p.get_thread()#對象 = 類（）#
    t = thread(target=func,args=(p,i,))t.start()
"""
pool = ThreadPool(10)def func(arg, p):print argimport timetime.sleep(2)p.add_thread()for i in xrange(30):thread = pool.get_thread()t = thread(target=func, args=(i, pool))t.start()
"""# p = ThreadPool()
# ret = p.get_thread()
#
# t = ret(target=func,)
# t.start()

View Code

復雜的線城池示例：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-import queue
import threading
import contextlib
import timeStopEvent = object()class ThreadPool(object):def __init__(self, max_num, max_task_num = None):if max_task_num:self.q = queue.Queue(max_task_num)else:self.q = queue.Queue()# 多大容量self.max_num = max_numself.cancel = Falseself.terminal = False# 真實創建的線程列表self.generate_list = []# 空閑線程數量self.free_list = []def run(self, func, args, callback=None):"""線程池執行一個任務:param func: 任務函數:param args: 任務函數所需參數:param callback: 任務執行失敗或成功后執行的回調函數，回調函數有兩個參數1、任務函數執行狀態；2、任務函數返回值（默認為None，即：不執行回調函數）:return: 如果線程池已經終止，則返回True否則None"""if self.cancel:returnif len(self.free_list) == 0 and len(self.generate_list) < self.max_num:self.generate_thread()w = (func, args, callback,)self.q.put(w)def generate_thread(self):"""創建一個線程"""t = threading.Thread(target=self.call)t.start()def call(self):"""循環去獲取任務函數并執行任務函數"""# 獲取當前進程current_thread = threading.currentThread()self.generate_list.append(current_thread)# 取任務event = self.q.get()while event != StopEvent:# 是元組=》是任務# 解開任務包# 執行任務
func, arguments, callback = eventtry:result = func(*arguments)success = Trueexcept Exception as e:success = Falseresult = Noneif callback is not None:try:callback(success, result)except Exception as e:passwith self.worker_state(self.free_list, current_thread):if self.terminal:event = StopEventelse:event = self.q.get()else:# 不是元組，不是任務# 標記：我空閑了# 執行后線程死掉
            self.generate_list.remove(current_thread)def close(self):"""執行完所有的任務后，所有線程停止"""self.cancel = Truefull_size = len(self.generate_list)while full_size:self.q.put(StopEvent)full_size -= 1def terminate(self):"""無論是否還有任務，終止線程"""self.terminal = Truewhile self.generate_list:self.q.put(StopEvent)self.q.empty()@contextlib.contextmanagerdef worker_state(self, state_list, worker_thread):"""用于記錄線程中正在等待的線程數"""state_list.append(worker_thread)try:yieldfinally:state_list.remove(worker_thread)# How to use
pool = ThreadPool(5)def callback(status, result):# status, execute action status# result, execute action return valuepassdef action(i):print(i)for i in range(30):#將任務放在隊列#著手開始處理任務#創建線程（有空閑線程則不創建；不高于線程池的限制；根據任務個數判斷）  =》線程去隊列中去任務ret = pool.run(action, (i,), callback)time.sleep(5)
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
# pool.close()
# pool.terminate()

View Code

?7、上下文管理：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import  queue
import  contextlib
"""
q = queue.Queue()
li = []# li.append(1)
# q.get()
# li.remove(1)@contextlib.contextmanager
def worker_stater(xxx,val):xxx.append(val)try:yield 123finally:xxx.remove(val)q.put("john")
with worker_stater(li,1) as f:print('before',li)print(f)q.get()passpassprint('after',li)
"""@contextlib.contextmanager
def myopen(file_path,mode):f = open(file_path,mode,encoding='utf-8')try:yield  ffinally:f.close()with myopen('index.html','r') as file_obj:print(file_obj.readline())

demo

8、協程：

協程主要應用在IO密集型場景，由程序來控制，也叫微線程，高性能通常與協程掛鉤

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import  geventdef foo():print('Running in foo')gevent.sleep(0)  #切換協程print('Explicit context switch to foo agein')
def bar():print('Running in bar')gevent.sleep(0)  #切換協程print('Explicit context switch back to bar agein')gevent.joinall([gevent.spawn(foo),gevent.spawn(bar),
])

demo1

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
from gevent import  monkey;monkey.patch_all()
import  gevent
import  requestsdef f(url):print('GET:%s' % url)resp = requests.get(url)data = resp.textprint(url,len(data))gevent.joinall([gevent.spawn(f,'http://www.python.org/'),gevent.spawn(f,'https://www.yahoo.com/'),gevent.spawn(f,'https://github.com/'),
])

demo2

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-from greenlet import  greenletdef test1():print(12)gr2.switch()print(34)gr2.switch()def test2():print(56)gr1.switch()print(78)gr1.switch()gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)gr1.switch()