Python多线程基础混淆答案

【问题标题】：Python Multithreading basics confusionPython多线程基础混淆
【发布时间】：2016-08-26 04:24:58
【问题描述】：

我有以下代码：

import time
from threading import Thread

def fun1():
 time.sleep(5)

def fun2():
 time.sleep(5)

def fun3():
 time.sleep(5)

def fun4():
 time.sleep(5)

if __name__ == '__main__':
  t1 = Thread(target=fun1, args=())
  t2 = Thread(target=fun2, args=())
  t3 = Thread(target=fun3, args=())
  t4 = Thread(target=fun4, args=())
  t1.start()
  t2.start() 
  t3.start() 
  t4.start()
  start = time.clock()
  t1.join()
  t2.join()
  t3.join()
  t4.join()
  end = time.clock()
  print("Time Taken = ",end-start)

Que1：一次只服务一个线程，这意味着如果控制在线程 t1，其余线程将等待。一旦上下文切换到线程 t2，其余所有线程（t1、t3 和 t4）都将等待。这是正确的理解吗？

Que2：如果我对 Que1 的理解是正确的，总时间（开始 - 结束）应该是 20 秒（与以顺序方式而不是线程方式运行一样好）......但它有点接近 5 秒。 ...为什么？归根结底，线程正在按顺序（尽管不是全部）一个接一个地执行请外行解释一下，我的理解哪里不对？

Que3：如果我使用多处理做同样的事情会怎样？执行会有什么不同？

Que4：假设（假设）fun1() 的代码对路由器 1 执行 1000 次重复计数 ping 并且需要 1 分钟的时间。类似地，fun2() 对路由器 2 执行 1000 次重复计数 ping，耗时 1 分钟。同样，fun3() 对路由器 3 执行 1000 次重复计数 ping，耗时 1 分钟。

如果我按顺序执行此操作，则总预期时间为 3 分钟（ping 到 R1，然后 ping 到 R2，然后 ping 到 R3）但是当我使用线程执行此操作时，总执行时间几乎接近 1 分钟。为什么？我无法理解。

【问题讨论】：

标签： python multithreading multiprocessing python-2.x gil

【解决方案1】：

Python 中的阻塞调用（sleep，等待 I/O 或锁）释放 GIL，允许其他线程在被阻塞时运行，因此所有四个线程都可以并行 sleep，这就是为什么你要看到五秒钟的延迟。如果您想查看 GIL 争用的影响，请让线程函数执行 CPU 绑定的操作，例如

def fun():
    for _ in xrange(1000000000):
        pass

multiprocessing 不会改变 sleep 的情况，因为您不受 GIL 约束，但如果您有多个内核可以运行，它会改善 CPU 绑定情况的挂钟时间.

【讨论】：

【解决方案2】：

Q1：是的

Q2：如果每个线程执行的操作需要 5 秒的处理时间，那么您预计总时间为 20 秒。但是每个线程只休眠 5 秒，因此每个线程都会释放 GIL，从而允许其他线程“并行”运行（仅在概念上），因为它等待休眠超时。

Q3：与threads 不同，多处理创建子进程，每个子进程可以同时在不同的处理器上运行（实际上是并行的）。但即使这些sleeps 各自在单独的处理器上运行，它们仍将在大约 5 秒内共同完成。如果它们在同一个处理器上运行，操作系统的分时机制将以类似于 Python 的线程机制的方式确保它们在大约 5 分钟内完成。

Q4：与sleep 的概念相同。每个ping 都不是CPU 密集型的，因此它的线程很少拥有GIL。这允许所有三个ping 线程在概念上并行运行。

【讨论】：

【解决方案3】：

用于python中的多线程环境。我们有两种截然不同的任务：

CPU 受限：如添加数字、运行 for 循环……任何消耗 CPU 的活动。这种任务持有 GIL，因此它会阻止其他线程运行。
不受 CPU 限制（可能正在等待来自网络等外部资源的 IO 活动...）：sleep 系统调用不使用 CPU，因此属于这种类型。这种在等待 IO、睡眠超时时释放 GIL .. 所以其他线程可以锁定并运行。这就是为什么您的程序需要大约 5 秒的时间，因为您的所有线程都可以并行运行。

【讨论】：