Python におけるマルチプロセス プログラミングとマルチスレッド プログラミングの違いは何ですか?

Python におけるマルチプロセス プログラミングとマルチスレッド プログラミングの違いは何ですか?

Python では、マルチプロセス プログラミングとマルチスレッド プログラミングはどちらも並列コンピューティングを実現する方法です。どちらも複数のタスクを同時に実行できますが、基本的な原理と使用法は異なります。

マルチプロセス プログラミングは、オペレーティング システムのマルチプロセス メカニズムを使用して並列コンピューティングを実現します。 Python では、multiprocessing モジュールを使用してサブプロセスを作成および制御できます。各子プロセスには独立したメモリ空間があり、それらの間でデータは共有されません。マルチプロセス プログラミングは、データ処理やモデル トレーニングなどの計算集約型のタスクに適しています。

以下は、単純なマルチプロセス プログラミング コードの例です。

import multiprocessing

def worker(num):
    print('Worker', num)

if __name__ == '__main__':
    processes = []
    for i in range(5):
        p = multiprocessing.Process(target=worker, args=(i,))
        processes.append(p)
        p.start()

    for p in processes:
        p.join()

上記のコードでは、multiprocessing.Process クラスを通じて 5 つのサブプロセスを作成し、呼び出しました。 start メソッドを使用してそれらを開始します。次に、join メソッドを使用して、子プロセスが終了するのを待ちます。

マルチスレッド プログラミングでは、Python インタープリターの Global Interpreter Lock (GIL) を使用して並列コンピューティングを実装します。 Python では、threading モジュールを使用してスレッドを作成および制御できます。すべてのスレッドは同じプロセスのメモリ空間を共有し、共有データに直接アクセスできます。マルチスレッド プログラミングは、ネットワーク リクエストやファイルの読み書きなど、I/O 集中型のタスクに適しています。

以下は、単純なマルチスレッド プログラミング コードの例です。

import threading

def worker(num):
    print('Worker', num)

if __name__ == '__main__':
    threads = []
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(i,))
        threads.append(t)
        t.start()

    for t in threads:
        t.join()

上記のコードでは、threading.Thread クラスを通じて 5 つのスレッドを作成し、## を呼び出しました。 #start メソッドを使用してそれらを開始します。次に、join メソッドを使用して、スレッドが終了するのを待ちます。

マルチプロセス プログラミングとマルチスレッド プログラミングはどちらも並列コンピューティングを実現できますが、いくつかの違いがあります。まず第一に、各プロセスが独立したメモリ空間を必要とするため、マルチプロセス プログラミングのメモリ オーバーヘッドは比較的大きくなります。すべてのスレッドが同じプロセスのメモリ空間を共有するため、マルチスレッド プログラミングのメモリ オーバーヘッドは比較的小さくなります。第 2 に、メッセージ パッシングや共有メモリを介してプロセス間でデータを交換する必要があるため、マルチプロセス プログラミングのスイッチングと通信のオーバーヘッドが比較的大きくなります。スレッドは共有データに直接アクセスできるため、マルチスレッド プログラミングのスイッチングと通信のオーバーヘッドは比較的小さくなります。

要約すると、マルチプロセス プログラミングはコンピューティング集中型のタスクに適しており、マルチスレッド プログラミングは I/O 集中型のタスクに適しています。開発者は、タスクの特性に基づいて適切な並列コンピューティング手法を選択し、プログラムのパフォーマンスを向上させることができます。

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