Python并发:多线程与多进程的详解

本篇概要

1.线程与多线程

2.进程与多进程

3.多线程并发下载图片

4.多进程并发提高数字运算

关于并发

在计算机编程领域，并发编程是一个很常见的名词和功能了，其实并发这个理念，最初是源于铁路和电报的早期工作。比如在同一个铁路系统上如何安排多列火车，保证每列火车的运行都不会发生冲突。

后来在20世纪60年代，学术界对计算机的并行计算开始进行研究，再后来，操作系统能够进行并发的处理任务，编程语言能够为程序实现并发的功能。

线程与多线程

什么是线程

一个线程可以看成是一个有序的指令流（完成特定任务的指令），并且可以通过操作系统来调度这些指令流。

线程通常位于进程程里面，由一个程序计数器、一个堆栈和一组寄存器以及一个标识符组成。这些线程是处理器可以分配时间的最小执行单元。

线程之间是可以共享内存并且互相通信的。但是当两个线程之间开始共享内存，就无法保证线程执行的顺序，这可能导致程序错误，或者产生错误的结果。这个问题我们日后会专门提及。

下面这个图片展示了多个线程在多个CPU中的存在方式：

线程的类型

在一个典型的操作系统里面，一般会有两种类型的线程：

1.用户级线程：我们能够创建、运行和杀死的线程；

2.内核级线程：操作系统运行的低级别线程；

Python工作在用户级线程上，我们介绍的内容也主要是在用户级的线程上运行的。

什么是多线程

现在的CPU基本上都是多线程的CPU，比如我们随意从京东上找一个Inter的酷睿i5处理器，看看它的产品规格：

这些CPU能够同时运行多个线程来处理任务，其实从本质上来说，这些CPU是利用一个能够在多个线程之间快速切换的单个内核来完成多线程的运行的，切换线程的速度足够快，所以我们并不会感觉到。但实质上，它们并不是同时运行的。

为了形象的理解多线程，我们来回忆一个场景。

在大学时代，期末的时候，有些科目的老师为了不为难大家，把考试设为开卷考试，不知道大家面对开卷考试的时候，做题的顺序是怎样的？

在单线程的工作模式下，我们从选择题到填空题到简答题再到分析题，一个一个按顺序的写。

遇到一个特别难的题目，我们就要翻书翻资料了，当然既然是开卷考试，有些题目的答案就不可能直接出现在教科书中，那么我们就要花费更多的时间来找答案，直到考试结束，因为某个难题耗费的翻书时间太多，导致后面一些简单的题目也没用做，嗯，开卷都写不完试卷，挂科名额就给你了。