python多线程编程

1. 为啥使用多线程？

• 有时候计算机要处理的任务之间没有因果关系，都是独立的，也就是说任务的结果不会影响其他任务，我们就会希望计算机并行的处理多个任务，这就要使用多线程。当然还有其他方式来实现多任务并行处理，比如说串行程序使用一个或多个计时器来实现一个多路复用的方案，一个串行程序需要从每个I/O终端通道来检查用户的输入，然而程序在读取I/O时不能阻塞，因为用户的输入是不确定时间的，阻塞会影响其他I/O通道的处理，串行程序必须使用非阻塞I/O或拥有计时器的阻塞I/O。由于串行程序只有一个执行线程，为了防止执行其中某一个任务占用太多时间，并对用户的响应进行合理分配，实现起来会有非常复杂的控制流，难以维护。

2. 进程和线程到底是啥？

• 进程（重量级进程）是一个执行中的程序，每个进程都有自己的地址空间、内存、数据栈、以及其他一些用于跟踪执行的辅助数据，操作系统管理其上所有进程的执行，为这些进程分配时间。进程可以通过派生（fork或spawn）新的进程来执行其他任务，由于每个进程都有自己的地址空间和内存。所以进程间只能通过进程间通信的方式共享信息。线程（轻量级进程）与进程类似，但是它们是在一个进程空间下面执行的，并共享上下文，可以将它们认为是在一个主进程中并行运行的一些迷你进程。

3. python和线程和全局解释器锁

• python代码是由python虚拟机执行的，python虚拟机其实就是模拟cpu核心，所以，同一时刻只能由一个线程在执行，多线程执行实质上是虚拟机不停的切换执行中的线程，为了保证同一时刻只有一个线程在执行，这里就用到全局解释器锁，所以对虚拟机的访问是由全局解释器锁来控制的。

  1. 设置GIL（Global Interpreter Lock）
  2. 切换一个线程去执行
  3. 执行
      a. 指定数量的字节码指令
      b. 线程主动让出控制权
  4. 切换出线程
  5. 解锁GIL
  6. 重复上述步骤

  当调用外部代码（例如C/C++拓展内置函数），GIL会保持锁定，因为这期间没有python字节码计数，但是可以靠在拓展代码中手动解锁GIL。