深入理解上篇之 Python的進程和執行緒

python影片教學欄位介紹進程和執行緒。

進程（Process）和執行緒（Thread）都是作業系統中的基本概念，它們之間有一些優劣和差異，那麼在Python中如何使用進程和線程？

CPU

計算機的核心是CPU，它承擔了計算機的所有計算任務，CPU就像一個工廠，時刻在運行著，而操作系統管理著計算機，負責任務的調度、資源的分配與管理。

流程

流程是指在系統中能獨立運作並作為資源分配的基本單位，它是由一組機器指令、資料和堆疊等組成的，是一個能獨立運行的活動實體。

我們打開我們的電腦就會看到進程和線程，點擊我的電腦就可以看到CPU的運算。

從如圖中，CPU總共運行著190個進程，2620個執行緒。例如，當我們再次點選QQ，登陸另一個帳號的時候又會開啟另一個QQ進程。

因此，如果想在電腦登入多個微信。只需要找到你的微信快捷方式，點擊右鍵查看屬性，在目標中複製連結；新建一個記事本，隨便取個名字，雙擊打開後，在其中輸入start ""（注意引號為英文狀態，且前後有空格），將剛複製的連結(也就是微信安裝的路徑）貼進去；然後複製整行，想開幾個微信就貼上幾行；儲存文件，更改後綴名為bat。雙擊運行即可。

執行緒

執行緒（Thread）也叫輕量級進程，是作業系統能夠進行運算調度的最小單位，它被包涵在進程之中，是進程中的實際運作單位。

記得阮一峰寫過的部落格：假定工廠的電力有限，一次只能供給一個車間使用。也就是說，一個車間開工的時候，其他車間都必須停工。背後的意義就是，單一CPU一次只能運行一個任務。

行程就好比工廠的車間，它代表CPU所能處理的單一任務。任一時刻，CPU總是運行一個進程，其他進程處於非運行狀態。

線程就好比車間裡的工人。一個行程可以包含多個線程，協同完成一個任務。

總結來說：程式可以包含多個進程，多個進程並發執行，相互獨立，因此，進程也是系統進行資源分配和調度基本單位。專業化來說：進程是指程式執行時的一個實例。執行緒是最小的執行單元，而行程由至少一個執行緒組成。如何調度進程和線程，完全由作業系統決定。

在Python中線程和進程的使用

現在講下在Python線程和進程的使用。

在Python中，透過兩個標準函式庫 thread和Threading提供對執行緒的支援,threading對thread進行了封裝。 threading模組中提供了Thread,Lock, RLOCK, Condition等元件

# Thread

在Python中執行緒和行程的使用就是透過Thread這個類別。這個類別在我們的_thread和threading模組中。我們一般透過threading導入。

預設情況下，只要在解釋器中，如果沒有報錯，則表示執行緒可用。

>> from threading import Thread复制代码

以下是Thread類別的常用參數說明和實例方法。

我們看一個官方文件中標準的多執行緒的範例。

import threading
import time
# 定义线程要运行的函数
def func(name):
    # 为了便于观察，睡眠2秒
    time.sleep(2)
    print("My name is %s\t" % name)

# 创建第一个线程的实例，args参数是一个元组，后面必须加逗号分隔
t1 = threading.Thread(target=func, args=("Runsen",))
# 创建第二个线程的实例
t2 = threading.Thread(target=func, args=("Maoli",))
t1.start()
t2.start()
# 先打印线程名 
print(t1.getName())
print(t2.getName())复制代码

由於兩個執行緒是同時運行的，所以print列印處理的結果並沒有換行。

下面我寫了下面的程式碼，加深threading模組的使用。

# -*- coding：utf-8 -*-# time ：2019/4/9 21:52# author: Runsenimport threadingimport timedef fun1():
    print('hello')
    time.sleep(2)
    print('Bye')def fun2():
    print('hi')
    time.sleep(2)
    print('OUT')
t1 = threading.Thread(target=fun1)
t2 = threading.Thread(target=fun2)
t1.start()
t2.start()# t1.join()# t2.join()print('主线程完毕')复制代码

下面是輸出結果。

hello
hi
主线程完毕
Bye
OUT复制代码

我们先不加join()来阻塞，t1和t2两个线程同时执行，由于位置关系先打印hello，再打印hi，这个时候都sleep2秒钟，但是它sleep2秒钟，主程序还是在执行，所以下面打印print('主线程完毕')，最后才打印Bye和OUT。

线程间变量的共享

在多线程中，所有变量对于所有线程都是共享的，因此，线程之间共享数据的最大危险在于多个线程同时修改一个变量，那就乱套了，所以我们需要互斥锁，来锁住数据。

代码如上图所示，上面代码中打印的a是1还是2？

答案是：2。因为出现了global关键字，线程间变量的共享，在func函数中的a是全局变量。因此在函数中a的值发生了变化。

下面，我们提高一点点难度，代码如下图所示，还是猜一猜a是啥东西。注意:这里出现了join来阻塞，并且增加了加和减的操作。

相信很多人都认为是0，其实这个a的值是变化的，可能这次是0 ，下次是1，还有可能是1000000，比如，我可以

a就是在[-1000000，1000000]中的一个随机数。

为什么呢？这是因为虽然他们是同时运行的，但是同时在修改我们的a，那就乱了。a在for i in range(1000000)，就是遍历了1000000，incr和decr的方法都加上一起了，在这1000000次遍历中，不知道有多少加，多少减，比如，我1000000都是加，没有减，a就是1000000，但是这种情况的概率很低。

如果你就是想出现0，其实只需要加一个互斥锁就可以了。这样你加多少次，我就减多少次，加减的次数不会叠加。因此来了lock的用法，具体代码如下图所示。

这个a怎么运行都是 0。因为我们把这个a锁上了，这样就加1000000次，减1000000次，怎么出来都是我们的0。

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