Python多進程與多線程的使用場景詳解

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前言

Python多進程適用的場景：計算密集型（CPU密集型）任務

Python多線程適用的場景：IO密集型任務

計算密集型任務一般指需要做大量的邏輯運算，比如上億次的加減乘除，使用多核CPU可以並發提高計算性能。

IO密集型任務一般指輸入輸出型，比如文件的讀取，或者網絡的請求，這類場景一般會遇到IO阻塞，使用多核CPU來執行並不會有太高的性能提升。

下面使用一臺64核的虛擬機來執行任務，通過示例代碼來區別它們，

示例1：執行計算密集型任務，進行1億次運算

使用多進程

from multiprocessing import Process
import os, time
 
 
# 計算密集型任務
def work():
 res = 0
 for i in range(100 * 100 * 100 * 100): # 億次運算
  res *= i
 
 
if __name__ == "__main__":
 l = []
 print("本機為", os.cpu_count(), "核 CPU") # 本機為64核
 start = time.time()
 for i in range(4):
  p = Process(target=work) # 多進程
  l.append(p)
  p.start()
 for p in l:
  p.join()
 stop = time.time()
 print("計算密集型任務，多進程耗時 %s" % (stop - start))

使用多線程

from threading import Thread
import os, time
 
 
# 計算密集型任務
def work():
 res = 0
 for i in range(100 * 100 * 100 * 100): # 億次運算
  res *= i
 
 
if __name__ == "__main__":
 l = []
 print("本機為", os.cpu_count(), "核 CPU") # 本機為64核
 start = time.time()
 for i in range(4):
  p = Thread(target=work) # 多線程
  l.append(p)
  p.start()
 for p in l:
  p.join()
 stop = time.time()
 print("計算密集型任務，多線程耗時 %s" % (stop - start))

兩段代碼輸出：

本機為 64 核 CPU
計算密集型任務，多進程耗時 6.864224672317505
 
本機為 64 核 CPU
計算密集型任務，多線程耗時 37.91042113304138

說明：上述代碼中，分別使用4個多進程和4個多線程去執行億次運算，多進程耗時6.86s，多線程耗時37.91s，可見在計算密集型任務場景，使用多進程能大大提高效率。

另外，當分別使用8個多進程和8個多線程去執行億次運算時，耗時差距更大，輸出如下：

本機為 64 核 CPU
計算密集型任務，多進程耗時 6.811635971069336
 
本機為 64 核 CPU
計算密集型任務，多線程耗時 113.53767895698547

可見在64核的cpu機器下，同時使用8個多進程和4個多進程效率幾乎一樣。而使用多線程則就效率較慢。要最高效地利用CPU，計算密集型任務同時進行的數量應當等於CPU的核心數

示例2：400次，阻塞兩秒，讀取文件

使用多進程（4核cpu）

from multiprocessing import Process
import os, time
 
 
# I/0密集型任務
def work():
 time.sleep(5) # 阻塞兩秒
 
 
if __name__ == "__main__":
 l = []
 print("本機為", os.cpu_count(), "核 CPU")
 start = time.time()
 for i in range(1000):
  p = Process(target=work) # 多進程
  l.append(p)
  p.start()
 for p in l:
  p.join()
 stop = time.time()
 print("I/0密集型任務，多進程耗時 %s" % (stop - start))

使用多線程（4核cpu）

from threading import Thread
import os, time
 
 
# I/0密集型任務
def work():
 time.sleep(5) # 阻塞兩秒
 
 
if __name__ == "__main__":
 l = []
 print("本機為", os.cpu_count(), "核 CPU")
 start = time.time()
 
 for i in range(1000):
  p = Thread(target=work) # 多線程
  l.append(p)
  p.start()
 for p in l:
  p.join()
 stop = time.time()
 print("I/0密集型任務，多線程耗時 %s" % (stop - start))

輸出：

本機為 64 核 CPU
I/0密集型任務，多進程耗時 12.28218412399292
 
 
本機為 64 核 CPU
I/0密集型任務，多線程耗時 5.399136066436768

說明：python的多線程有於GIL鎖的存在，無論是多少核的cpu機器，也隻能使用單核，從輸出結果來看，對於IO密集型任務使用多線程比較占優。

FAQ：執行多進程的io密集型任務時，報瞭一個錯：

OSError: [Errno 24] Too many open files

原因：linux系統限制

ulimit -n
# 輸出 1024

解決：（臨時提高系統限制，重啟後失效）

ulimit -n 10240

總結

到此這篇關於Python多進程與多線程使用場景的文章就介紹到這瞭,更多相關Python多進程與使用場景內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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