python 多工介紹

2021-09-27 01:25:14 字數 1814 閱讀 8873

多工介紹

在現實生活中,有很多的場景中的事情是同時進行的,比如跳舞和唱歌是同時進行的。

在程式中,可以使用**來模擬唱歌和跳舞的功能:

from time import sleep

def sing():

for i in range(3):

print("正在唱歌...%d"%i)

sleep(1)

def dance():

for i in range(3):

print("正在跳舞...%d"%i)

sleep(1)

if __name__ == '__main__':

sing() #唱歌

dance() #跳舞

很顯然剛剛的程式並沒有完成唱歌和跳舞同時進行的要求

如果想要實現「唱歌跳舞」同時進行,那麼就需要乙個新的方法,叫做:多工

什麼叫「多工」呢?簡單地說,就是作業系統可以同時執行多個任務。打個比方,你一邊在用瀏覽器上網,一邊在聽***,一邊在用word趕作業,這就是多工,至少同時有3個任務正在執行。還有很多任務悄悄地在後台同時執行著,只是桌面上沒有顯示而已。

現在,多核cpu已經非常普及了,但是,即使過去的單核cpu,也可以執行多工。由於cpu執行**都是順序執行的,那麼,單核cpu是怎麼執行多工的呢?

答案就是作業系統輪流讓各個任務交替執行,任務1執行0.01秒,切換到任務2,任務2執行0.01秒,再切換到任務3,執行0.01秒……這樣反覆執行下去。表面上看,每個任務都是交替執行的,但是,由於cpu的執行速度實在是太快了,我們感覺就像所有任務都在同時執行一樣。

真正的並行執行多工只能在多核cpu上實現,但是,由於任務數量遠遠多於cpu的核心數量,所以,作業系統也會自動把很多任務輪流排程到每個核心上執行。

對於作業系統來說,乙個任務就是乙個程序(process),比如開啟乙個瀏覽器就是啟動乙個瀏覽器程序,開啟乙個記事本就啟動了乙個記事本程序,開啟兩個記事本就啟動了兩個記事本程序,開啟乙個word就啟動了乙個word程序。

有些程序還不止同時幹一件事,比如word,它可以同時進行打字、拼寫檢查、列印等事情。在乙個程序內部,要同時幹多件事,就需要同時執行多個「子任務」,我們把程序內的這些「子任務」稱為執行緒(thread)。

由於每個程序至少要幹一件事,所以,乙個程序至少有乙個執行緒。當然,像word這種複雜的程序可以有多個執行緒,多個執行緒可以同時執行,多執行緒的執行方式和多程序是一樣的,也是由作業系統在多個執行緒之間快速切換,讓每個執行緒都短暫地交替執行,看起來就像同時執行一樣。當然,真正地同時執行多執行緒需要多核cpu才可能實現。

我們前面編寫的所有的python程式,都是執行單任務的程序,也就是只有乙個執行緒。如果我們要同時執行多個任務怎麼辦?

有兩種解決方案:

一種是啟動多個程序,每個程序雖然只有乙個執行緒,但多個程序可以一塊執行多個任務。

還有一種方法是啟動乙個程序,在乙個程序內啟動多個執行緒,這樣,多個執行緒也可以一塊執行多個任務。

當然還有第三種方法,就是啟動多個程序,每個程序再啟動多個執行緒,這樣同時執行的任務就更多了,當然這種模型更複雜,實際很少採用。

總結一下就是,多工的實現有3種方式:

1:多程序模式;

2:多執行緒模式;

3: 多程序+多執行緒模式。

併發:指的是任務數多餘cpu核數,通過作業系統的各種任務排程演算法,實現用多個任務「一起」執行(實際上總有一些任務不在執行,因為切換任務的速度相當快,看上去一起執行而已)或者說:同一時刻只能有一條指令執行,但多個程序指令被快速輪換執行,使得巨集觀上具有多個程序同時執行的效果

並行:指的是任務數小於等於cpu核數,即任務真的是一起執行的,或者說是:同一時刻有多條指令在多個處理器上同時執行

Python 多工介紹

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