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Python 与 Go 之间的并发模式差异

 2 years ago
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Python并发方式⌗

在 Python 中，早期并发方式以传统的多进程和多线程为主，类似 Java，同时，有不少第三方的异步方案（gevent/tornado/twisted 等）。
在 Python 3 时期，官方推出了 asyncio 和 async await 语法，作为 Python 官方的协程实现，而逐渐普及。

进程⌗

多进程编程示例：

from multiprocessing import Process

def f(name):
    print('hello', name)

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=f, args=('bob',))
    p.start()
    p.join()

multiprocessing 与 threading 的 API 接近，比较容易创建多进程的程序，是 Python 官方推荐作为绕过多线程 GIL 限制的一种方案。
但需要注意，创建进程的参数需要能被 pickle 序列化，最好使用 Pipe、Queue 等进程安全的数据结构（官方文档的 Programming guidelines）

线程⌗

多线程代码示例：

from threading import Thread

def f(name):
    print('hello', name)

if __name__ == '__main__':
    p = Thread(target=f, args=('bob',))
    p.start()
    p.join()

# 线程池方式
with ThreadPoolExecutor(max_workers=1) as executor:
    future = executor.submit(pow, 323, 1235)
    print(future.result())

Cpython 线程的缺陷：GIL（全局解释器锁）
GIL 是 Cpython 执行 Python 字节码时的一把全局锁，导致解释器在 CPU 密集型任务时不能充分利用多核，而 IO 密集型任务会释放 GIL。
如果想绕过 GIL，只能换成多进程方式，或者通过C 扩展绕过。

协程⌗

asyncio示例：

import asyncio
import time

async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(what)

async def main():
    print(f"started at {time.strftime('%X')}")
    await asyncio.gather(say_after(1, 'hello'), say_after(2,'world'))
    print(f"finished at {time.strftime('%X')}")

asyncio.run(main())
# started at 22:32:23
# hello
# world
# finished at 22:32:25

async 语法 与 asyncio⌗

Python 从 3.4 版本开始，标准库自带 asyncio 模块，并从 3.5 开始，支持 async/await 语法。
Python 协程的实现可以追溯到 Python 2 时期引入的 yield 关键字和生成器这种特殊结构：

  • 生成器通过 yield 暂停，并且可以返回值
  • 调用方通过 next() 或者 send() 方法恢复生成器的运行，并且可以通过 send() 发送数据给生成器
  • yield from 语法糖可以方便的迭代生成器中每一个值
  • 通过引入 async/await 语法，正式确立协程类型
  • asyncio 库提供了官方的事件循环实现，并且支持不同操作系统的 io 多路复用（select/epoll/iocp 等），或者可以通过配置替换为第三方实现（如 uvloop）
  • 借助 concurrent.futures 线程池/进程池 模块，支持多线程/多进程，但事件循环本身依旧是单线程模式

Go 并发方式⌗

goroutine 与 channel 示例：

package main

import "fmt"

func main() {
   messages := make(chan string)
   go func() { messages <- "ping" }()
   msg := <-messages
   fmt.Println(msg)
}

goroutine 与 channel⌗

Golang 实现了用户态的协程 goroutine，通过GPM模型来进行协程的调度， 1*2o9fS2rEJltFYom65wAIyw.jpeg
并且通过 netpoller 来支持网络的IO多路复用；
通过 channel 在不同 goroutine 中进行通信。

CSP⌗

CSP（通信顺序进程）是一种并发的模型，通过消息传递来进行交互，而不是通过共享变量。

对比⌗

有栈协程与无栈协程⌗

单线程与多线程⌗


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