Python高阶（一） - 单线程、多线程和多进程的效率对比测试

多线程的目的 - “最大限度地利用CPU资源”。每个程序执行时都会产生一个进程，而每一个进程至少要有一个主线程。对于单CPU来说（没有开启超线程），在同一时间只能执行一个线程，所以如果想实现多任务，那么就只能每个进程或线程获得一个时间片，在某个时间片内，只能一个线程执行，然后按照某种策略换其他线程执行。由于时间片很短，这样给用户的感觉是同时有好多线程在执行。

Python是运行在解释器中的语言，查找资料知道，python中有一个全局锁（GIL），在使用多线程(Thread)的情况下，不能发挥多核的优势。而使用多进程(Multiprocess)，则可以发挥多核的优势真正地提高效率。

单线程、多线程和多进程的效率对比测试： github地址

资料显示，如果多线程的进程是CPU密集型的，那多线程并不能有多少效率上的提升，相反还可能会因为线程的频繁切换，导致效率下降，推荐使用多进程；如果是IO密集型，多线程进程可以利用IO阻塞等待时的空闲时间执行其他线程，提升效率。所以我们根据实验对比不同场景的效率

| CPU密集型 *** 作| IO密集型 *** 作| 网络请求密集型 *** 作

-- | -- | --| --

线性 *** 作| 69.73533328374 |17.76633326213 | 6.78833333651

多线程 *** 作| 75.40299995740 |145.68366670609 | 1.93999997775

多进程 *** 作| 13.97433336576 | 4.67833328247| 2.38333328565

仅个人观点，，欢迎留言~~~

python提供了两个模块来实现多线程thread 和threading ，thread 有一些缺点，在threading 得到了弥补，为了不浪费你和时间，所以我们直接学习threading 就可以了。

继续对上面的例子进行改造，引入threadring来同时播放音乐和视频：

#coding=utf-8import threadingfrom time import ctime,sleepdef music(func):for i in range(2):print "I was listening to %s. %s" %(func,ctime())

sleep(1)def move(func):for i in range(2):print "I was at the %s! %s" %(func,ctime())

sleep(5)

threads = []

t1 = threading.Thread(target=music,args=(u'爱情买卖',))

threads.append(t1)

t2 = threading.Thread(target=move,args=(u'阿凡达',))

threads.append(t2)if __name__ == '__main__':for t in threads:

t.setDaemon(True)

t.start()print "all over %s" %ctime()

import threading

首先导入threading 模块，这是使用多线程的前提。

threads = []

t1 = threading.Thread(target=music,args=(u'爱情买卖',))

threads.append(t1)

创建了threads数组，创建线程t1,使用threading.Thread()方法，在这个方法中调用music方法target=music，args方法对music进行传参。 把创建好的线程t1装到threads数组中。

接着以同样的方式创建线程t2，并把t2也装到threads数组。

for t in threads:

t.setDaemon(True)

t.start()

最后通过for循环遍历数组。（数组被装载了t1和t2两个线程）

setDaemon()

setDaemon(True)将线程声明为守护线程，必须在start() 方法调用之前设置，如果不设置为守护线程程序会被无限挂起。子线程启动后，父线程也继续执行下去，当父线程执行完最后一条语句print "all over %s" %ctime()后，没有等待子线程，直接就退出了，同时子线程也一同结束。

start()

开始线程活动。

运行结果：

>>>========================= RESTART ================================

>>>I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 12:51:45 2014 I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 12:51:45 2014 all over Thu Apr 17 12:51:45 2014

从执行结果来看，子线程（muisc 、move ）和主线程（print "all over %s" %ctime()）都是同一时间启动，但由于主线程执行完结束，所以导致子线程也终止。

继续调整程序：

...if __name__ == '__main__':for t in threads:

t.setDaemon(True)

t.start()

t.join()print "all over %s" %ctime()

我们只对上面的程序加了个join()方法，用于等待线程终止。join（）的作用是，在子线程完成运行之前，这个子线程的父线程将一直被阻塞。

注意: join()方法的位置是在for循环外的，也就是说必须等待for循环里的两个进程都结束后，才去执行主进程。

运行结果：

>>>========================= RESTART ================================

>>>I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:04:11 2014 I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:04:11 2014I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:04:12 2014I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:04:16 2014all over Thu Apr 17 13:04:21 2014

从执行结果可看到，music 和move 是同时启动的。

开始时间4分11秒，直到调用主进程为4分22秒，总耗时为10秒。从单线程时减少了2秒，我们可以把music的sleep()的时间调整为4秒。

...def music(func):for i in range(2):print "I was listening to %s. %s" %(func,ctime())

sleep(4)

...

子线程启动11分27秒，主线程运行11分37秒。

虽然music每首歌曲从1秒延长到了4 ，但通多程线的方式运行脚本，总的时间没变化。

什么是线程、进程?

进程(process)与线程(thread)是 *** 作系统的基本概念，它们比较抽象，不容易掌握。

关于这两者，最经典的一句话就是“进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位”，线程是程序中一个单一的顺序控制流程，进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分配CPU的基本单位指运行中的程序的调度单位，在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

进程与线程的区别是什么?

进程是资源分配的基本单位，所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块PCB中，以表示该进程拥有这些资源或正在使用它们，另外，进程也是抢占处理机的调度单位，它拥有一个完整的虚拟地址空间，当进程发生调度时，不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。

与进程相对应的，线程与资源分配无关，它属于某一个进程，并与进程内的其他线程一起共享进程的资源，线程只由相关堆栈(系统栈或用户栈)寄存器和线程控制表TCB组成，寄存器可被用来存储线程内的局部变量，但不能存储其他线程的相关变量。

通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源，在引入线程的 *** 作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。

由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，所以对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度，从而显著提高系统资源的利用率和吞吐量。

因而近年来推出的通用 *** 作系统都引入了线程，以便进一步提高系统的并发性，并把它视为现代 *** 作系统的一个重要指标。

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