想提高计算速度？作为数据科学家你应该知道这些Python多线程、进程知识(2)

GUI 程序始终使用线程来使应用程序响应。例如，在文本编辑程序中，一个线程负责记录用户输入，另一个线程负责显示文本，第三个线程负责拼写检查，等等。在这里，程序必须等待用户交互，这是最大的瓶颈。使用多处理不会使程序更快。

线程的另一个用例是 io 绑定或网络绑定的程序，例如 web-scrapers。在这种情况下，多个线程可以同时处理多个网页的刮擦。线程必须从 Internet 下载网页，这将是最大的瓶颈，因此线程是一个完美的解决方案。Web 服务器是受网络约束的，工作原理与此类似;有了它们，多处理就没有线程的优势了。另一个相关的例子是 tensorflow，它使用线程池并行地转换数据。

多处理的使用案例

如果程序是 CPU 密集型的，并且不需要进行任何 IO 或用户交互，那么多处理就比线程更加突出。例如，任何一个只处理数字的程序都可以使用多处理得到极大的加速;事实上，线程可能会减慢它的速度。一个有趣的实际例子是 Pytorch Dataloader，它使用多个子进程将数据加载到 GPU 中。

python 中的并行化

python 为同名的并行化方法提供了两个库——多处理和线程。尽管它们之间有着根本的区别，但这两个库提供了非常相似的 API(从 python 3.7 开始)。让我们来具体看看吧。

import threading  
import random  
from functools import reduce  
 
def func(number): 
   random_list = random.sample(range(1000000), number) 
   return reduce(lambda x, y: x*y, random_list)  
number = 50000  
thread1 = threading.Thread(target=func, args=(number,))  
thread2 = threading.Thread(target=func, args=(number,))  
 
thread1.start()  
thread2.start()  
 
thread1.join()  
thread2.join() 

你可以看到，我创建了一个函数 func，它创建一个随机数列表，然后按顺序将其所有元素相乘。如果物品数量足够大，比如说 5 万或 10 万件，这可能是一个相当繁重的过程。

然后，我创建了两个线程来执行同一个函数。线程对象有一个异步启动线程的 start 方法。如果我们想等待它们终止并返回，我们必须调用 join 方法，这就是我们在上面所做的。

如你所见，在后台将新线程转到任务的 API 非常简单。最棒的是，用于多处理的 API 也几乎完全相同;让我们来检查一下吧~

import multiprocessing  
import randomfrom functools  
import reduce  
 
def func(number): 
   random_list = random.sample(range(1000000), number) 
   return reduce(lambda x, y: x*y, random_list) 
 
number = 50000  
process1 = multiprocessing.Process(target=func, args=(number,)) 
process2 = multiprocessing.Process(target=func, args=(number,))  
 
process1.start()  
process2.start()  
 
process1.join()  
process2.join() 

在这里它只是交换线程。有着多处理的线程。

显然，你可以用它做很多事情，但这不在本文的范围内，所以我们不在这里讨论。如果你有兴趣了解更多信息，请查看这里和这里的文档：https://docs.python.org/3/library/threading.html 和 https://docs.python.org/3/library/threading.html 。

基准点

现在我们已经了解了实现并行化的代码是什么样子的，让我们回到性能问题上来。如前所述，线程不适合用于 CPU 限制的任务;在这些情况下，它最终成为一个瓶颈。我们可以使用一些简单的基准来验证这一点。

首先，让我们看看在我上面展示的代码示例中，线程处理与多处理是如何比较的。请记住，此任务不涉及任何类型的 IO，因此它是纯 CPU 绑定的任务。

让我们看看一个 IO 绑定任务的类似基准。例如，以下函数：

import requestsdef func(number): 
   url = 'http://example.com/' 
   for i in range(number): 
       response = requests.get(url) 
       with open('example.com.txt', 'w') as output: 
           output.write(response.text) 

（编辑：ASP站长网）