一、进程
进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,在Python中,我们可以使用`multiprocessing`库来实现进程。
1. 创建进程
要创建一个进程,首先需要导入`multiprocessing`库,然后定义一个函数,这个函数将作为新进程的目标函数,接下来,我们需要创建一个`Process`对象,并将目标函数作为参数传递给它,调用`start()`方法启动进程。
import multiprocessing def worker(): """线程执行的任务""" print("子进程正在执行任务") if __name__ == "__main__": p = multiprocessing.Process(target=worker) p.start() p.join()
2. 进程间通信
进程间通信是指多个进程之间相互传递信息的过程,在Python中,我们可以使用`Queue`、`Pipe`和`Socket`等工具来实现进程间通信。
- `Queue`:线程安全的队列,可以在多个进程之间传递数据。
- `Pipe`:半双工管道,可以在两个进程之间传递数据。
- `Socket`:全双工套接字,可以在不同机器上的进程之间传递数据。
3. 同步与互斥
为了避免多个进程同时访问共享资源导致的数据不一致问题,我们需要使用同步与互斥机制,在Python中,我们可以使用`Lock`、`RLock`、`Semaphore`、`BoundedSemaphore`等工具来实现同步与互斥。
4. 条件变量
条件变量是一种特殊的锁,它可以让一个或多个线程等待某个条件成立,在Python中,我们可以使用`Condition`类来实现条件变量。
二、线程
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位,一个进程中可以有多个线程,它们共享进程的资源,在Python中,我们可以使用`threading`库来实现线程。
1. 创建线程
要创建一个线程,首先需要导入`threading`库,然后定义一个函数,这个函数将作为新线程的目标函数,接下来,我们需要创建一个`Thread`对象,并将目标函数作为参数传递给它,调用`start()`方法启动线程。
import threading def worker(): """线程执行的任务""" print("子线程正在执行任务") if __name__ == "__main__": t = threading.Thread(target=worker) t.start() t.join()
2. 线程间通信
线程间通信的方法与进程间通信类似,我们可以使用`Queue`、`Pipe`和`Socket`等工具来实现线程间通信,还可以使用全局变量、共享内存等方法来实现线程间通信。
为了避免多个线程同时访问共享资源导致的数据不一致问题,我们需要使用同步与互斥机制,在Python中,我们可以使用`Lock`、`RLock`、`Semaphore`、`BoundedSemaphore`等工具来实现同步与互斥,还可以使用条件变量来实现线程间的同步与互斥。
三、协程
协程是一种用户态的轻量级线程,它允许在一个线程中并发地执行多个任务,在Python中,我们可以使用`asyncio`库和`async/await`语法来实现协程。
1. 创建协程
要创建一个协程,首先需要导入`asyncio`库,然后定义一个异步函数(使用`async def`关键字),这个函数将作为协程的目标函数,接下来,我们可以使用事件循环(如`loop = asyncio.get_event_loop()`)来运行协程(如`task = loop.create_task(coroutine())`),通过调用协程对象的`.run()`方法或事件循环的`.run_until_complete()`方法来运行协程。
import asyncio async def coroutine(): """协程执行的任务""" print("协程正在执行任务") await asyncio.sleep(1) print("协程任务完成") if __name__ == "__main__": loop = asyncio.get_event_loop() task = loop.create_task(coroutine()) loop.run_until_complete(task)
2. 并发编程模型(如协程、任务、回调)之间的转换
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