Python多線程是什么

這期內容當中小編將會給大家帶來有關Python多線程是什么，文章內容豐富且以專業的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

幾乎所有的操作系統都支持同時運行多個任務，一個任務通常就是一個程序，每一個運行中的程序就是一個進程。當一個程序運行時，內部可能包含多個順序執行流，每一個順序執行流就是一個線程。

線程和進程

幾乎所有的操作系統都支持進程的概念，所有運行中的任務通常對應一個進程（Process）。當一個程序進入內存運行時，即變成一個進程。進程是處于運行過程中的程序，并且具有一定的獨立功能。進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

一般而言，進程包含如下三個特征：

獨立性：進程是系統中獨立存在的實體，它可以擁有自己的獨立的資源，每一個進程都擁有自己的私有的地址空間。在沒有經過進程本身允許的情況下，一個用戶進程不可以直接訪問其他進程的地址空間。

動態性：進程與程序的區別在于，程序只是一個靜態的指令集合，而進程是一個正在系統中活動的指令集合。在進程中加入了時間的概念。進程具有自己的生命周期和各種不同的狀態，在程序中是沒有這些概念的。

并發性：多個進程可以在單個處理器上并發執行，多個進程之間不會互相影響。

并發（Concurrency）和并行（Parallel）是兩個概念，并行指在同一時刻有多條指令在多個處理器上同時執行；并發才旨在同一時刻只能有一條指令執行，但多個進程指令被快速輪換執行，使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果。

大部分操作系統都支持多進程并發執行，現代的操作系統幾乎都支持同時執行多個任務。例如，程序員一邊開著開發工具在寫程序，一邊開著參考手冊備查，同時還使用電腦播放音樂……除此之外，每臺電腦運行時還有大量底層的支撐性程序在運行……這些進程看上去像是在同時工作。

但事實的真相是，對于一個 CPU 而言，在某個時間點它只能執行一個程序。也就是說，只能運行一個進程，CPU 不斷地在這些進程之間輪換執行。那么，為什么用戶感覺不到任何中斷呢？

這是因為相對人的感覺來說，CPU 的執行速度太快了（如果啟動的程序足夠多，則用戶依然可以感覺到程序的運行速度下降了）。所以，雖然 CPU 在多個進程之間輪換執行，但用戶感覺到好像有多個進程在同時執行。

現代的操作系統都支持多進程的并發執行，但在具體的實現細節上可能因為硬件和操作系統的不同而采用不同的策略。比較常用的策略有：

共用式的多任務操作策略，例如 Windows 3.1 和 Mac OS 9 操作系統采用這種策略；

搶占式的多任務操作策略，其效率更高，目前操作系統大多采用這種策略，例如 Windows NT、Windows 2000 以及 UNIX/Linux 等操作系統。

多線程則擴展了多進程的概念，使得同一個進程可以同時并發處理多個任務。線程（Thread）也被稱作輕量級進程（Lightweight Process），線程是進程的執行單元。就像進程在操作系統中的地位一樣，線程在程序中是獨立的、并發的執行流。

當進程被初始化后，主線程就被創建了。對于絕大多數的應用程序來說，通常僅要求有一個主線程，但也可以在進程內創建多個順序執行流，這些順序執行流就是線程，每一個線程都是獨立的。

線程是進程的組成部分，一個進程可以擁有多個線程，一個線程必須有一個父進程。線程可以擁有自己的堆棧、自己的程序計數器和自己的局部變量，但不擁有系統資源，它與父進程的其他線程共享該進程所擁有的全部資源。因為多個線程共享父進程里的全部資源，因此編程更加方便；但必須更加小心，因為需要確保線程不會妨礙同一進程中的其他線程。

線程可以完成一定的任務，可以與其他線程共享父進程中的共享變量及部分環境，相互之間協同未完成進程所要完成的任務。

線程是獨立運行的，它并不知道進程中是否還有其他線程存在。線程的運行是搶占式的，也就是說，當前運行的線程在任何時候都可能被掛起，以便另外一個線程可以運行。

一個線程可以創建和撤銷另一個線程，同一個進程中的多個線程之間可以并發運行。

從邏輯的角度來看，多線程存在于一個應用程序中，讓一個應用程序可以有多個執行部分同時執行，但操作系統無須將多個線程看作多個獨立的應用，對多線程實現調度和管理，以及資源分配。線程的調度和管理由進程本身負責完成。

簡而言之，一個程序運行后至少有一個進程，在一個進程中可以包含多個線程，但至少要包含一個主線程。

歸納起來可以這樣說，操作系統可以同時執行多個任務，每一個任務就是一個進程，進程可以同時執行多個任務，每一個任務就是一個線程。

多線程的好處

線程在程序中是獨立的、并發的執行流。與分隔的進程相比，進程中線程之間的隔離程度要小，它們共享內存、文件句柄和其他進程應有的狀態

因為線程的劃分尺度小于進程，使得多線程程序的并發性高。進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而極大地提高了程序的運行效率。

線程比進程具有更高的性能，這是由于同一個進程中的線程都有共性多個線程共享同一個進程的虛擬空間。線程共享的環境包括進程代碼段、進程的公有數據等，利用這些共享的數據，線程之間很容易實現通信。

操作系統在創建進程時，必須為該進程分配獨立的內存空間，并分配大量的相關資源，但創建線程則簡單得多。因此，使用多線程來實現并發比使用多進程的性能要高得多。

總結起來，使用多線程編程具有如下幾個優點：

進程之間不能共享內存，但線程之間共享內存非常容易。

操作系統在創建進程時，需要為該進程重新分配系統資源，但創建線程的代價則小得多。因此，使用多線程來實現多任務并發執行比使用多進程的效率高。

Python 語言內置了多線程功能支持，而不是單純地作為底層操作系統的調度方式，從而簡化了 Python 的多線程編程。

在實際應用中，多線程是非常有用的。比如一個瀏覽器必須能同時下載多張圖片；一個 Web 服務器必須能同時響應多個用戶請求；圖形用戶界面（GUI）應用也需要啟動單獨的線程，從主機環境中收集用戶界面事件……總之，多線程在實際編程中的應用是非常廣泛的。

上述就是小編為大家分享的Python多線程是什么了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道。