python多线程与多进程

多线程与多进程

一, 什么是进程, 什么是线程?

进程: 运行中的程序. 每次我们执行一个程序, 咱们的操作系统对自动的为这个程序准备一些必要的资源(例如, 分配内存, 创建一个能够执行的线程. )

线程: 程序内, 可以直接被CPU调度的执行过程. 是操作系统能够进行运算调度的最小单位. 它被包含在进程之中, 是进程中的实际运作单位.

进程与线程之间的关系:

进程是资源单位. 线程是执行单位. 就好比是一家公司. 一家公司的资源就是桌椅板凳, 电脑饮水机这些资源, 但是, 我们如果说一家公司正在运转着, 运行着. 那里面必须要有能为这家公司工作的人. 程序里面也一样, 进程就是为了程序运行而需要的各种资源. 但是程序想要运行, 就必须由线程来被CPU调度执行.

我们运行的每一个程序默认都会有一个线程. 哪怕是只有helloworld级别的程序. 想要执行. 也会有一个线程产生.

二, 多线程

顾名思义, 多线程就是让程序产生多个线程一起去执行. 还拿公司举例子. 一家公司里如果只有一个员工, 工作效率肯定不会高到哪里去. 怎么提高效率? 多招点儿人就OK了.

如何实现多线程, 在python中, 有两种方案实现多线程.

1. 直接用Thread创建线程

我们先看看单线程的效果

def func():
    for i in range(1000):
        print("func", i)


if __name__ == '__main__':
    func()
    for i in range(1000):
        print("main", i)

再看多线程

from threading import Thread


def func():
    for i in range(1000):
        print("func", i)


if __name__ == '__main__':
    t = Thread(target=func)
    t.start()
    for i in range(1000):
        print("main", i)

2. 继承Thread类

from threading import Thread


class MyThread(Thread):
    def run(self):
        for i in range(1000):
            print("func", i)


if __name__ == '__main__':
    t = MyThread()
    t.start()
    for i in range(1000):
        print("main", i)

以上两种是最基本的python创建多线程的方案. python还提供了线程池

3. 线程池

python还提供了线程池功能. 可以一次性的创建多个线程, 并且, 不需要我们程序员手动去维护. 一切都交给线程池来自动管理.

# 线程池
def fn(name):
    for i in range(1000):
        print(name, i)


if __name__ == '__main__':
    with ThreadPoolExecutor(10) as t:
        for i in range(100):
            t.submit(fn, name=f"线程{i}")

如果任务有返回值怎么办?

def func(name):
    time.sleep(2)
    return name


def do_callback(res):
    print(res.result())


if __name__ == '__main__':
    with ThreadPoolExecutor(10) as t:
        names = ["线程1", "线程2", "线程3"]
        for name in names:
            # 方案一, 添加回调
            t.submit(func, name).add_done_callback(do_callback)

            
if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    with ThreadPoolExecutor(10) as t:
        names = [5, 2, 3]
        # 方案二, 直接用map进行任务分发. 最后统一返回结果
        results = t.map(func, names, )  # 结果是按照你传递的顺序来执行的, 代价就是如果第一个没结束. 后面就都没结果
        for r in results:
            print("result", r)
    print(time.time() - start)

4. 多线程在爬虫中的应用

http://www.xinfadi.com.cn/marketanalysis/0/list/1.shtml

依然用新发地这个案例.

import requests
from lxml import etree
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor


def get_page_source(url):
    resp = requests.get(url)
    return resp.text


def get_totle_count():
    url = "http://www.xinfadi.com.cn/marketanalysis/0/list/1.shtml"
    source = get_page_source(url)
    tree = etree.HTML(source)
    last_href = tree.xpath("//div[@class='manu']/a[last()]/@href")[0]
    totle = last_href.split("/")[-1].split(".")[0]
    return int(totle)


def download_content(url):
    source = get_page_source(url)
    tree = etree.HTML(source)
    trs = tree.xpath("//table[@class='hq_table']/tr[position() > 1]")
    result = []
    for tr in trs:
        tds = tr.xpath("./td/text()")
        result.append((tds[0], tds[1], tds[2], tds[3], tds[4], tds[5], tds[6]))
    return result


def main():
    f = open("data.csv", mode="w")
    totle = get_totle_count()
    url_tpl = "http://www.xinfadi.com.cn/marketanalysis/0/list/{}.shtml"

    with ThreadPoolExecutor(50) as t:
        data = t.map(download_content, (url_tpl.format(i) for i in range(1, totle+1)))
        # 拿到所有任务的返回
        for item in data:
            # 每个任务的数据循环出一行
            for detial in item:
                # 写入文件
                content = ",".join(detial) + "\n"
                print(content)
                f.write(content)


if __name__ == '__main__':
    main()

三, 多进程

一个公司能创造的价值毕竟是有限的. 怎么办? 开分公司啊. 此所谓多进程. python实现多进程的方案和多线程几乎一样. 非常的简单

###1. 直接用Process创建进程

def func():
    for i in range(1000):
        print("func", i)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=func)
    p.start()

    for i in range(1000):
        print("main", i)

2. 继承Process类

class MyProcess(Process):
    def run(self):
        for i in range(1000):
            print("MyProcess", i)


if __name__ == '__main__':
    t = MyProcess()
    t.start()
    for i in range(1000):
        print("main", i)

###3.多进程在爬虫中的应用

我们一般很少直接使用多进程. 最适合使用多进程的情况是: 多个任务需要一起执行. 并且互相之间数据可能有交汇但功能相对独立.比如, 我们自己做一个代理IP池, 就需要从网络上进行抓取, 抓取得到的IP要进行校验才可以进行使用. 此时, 抓取任务和校验任务就相当于完全独立的两个功能. 此时就可以启动多个进程来实现. 再比如, 如果遇到图片抓取的时候, 我们知道图片在一般都在网页的img标签中src属性存放的是图片的下载地址. 此时我们可以采用多进程的方案来实现, 一个负责疯狂扫图片下载地址. 另一个进程只负责下载图片.

综上, 多个任务需要并行执行, 但是任务之间相对独立(不一定完全独立). 可以考虑用多进程.

# 进程1. 从图片网站中提取到图片的下载路径
def get_pic_src(q):
    print("start main page spider")
    url = "http://www.591mm.com/mntt/"
    resp = requests.get(url)
    tree = etree.HTML(resp.text)
    child_hrefs = tree.xpath("//div[@class='MeinvTuPianBox']/ul/li/a/@href")
    print("get hrefs from main page", child_hrefs)
    for href in child_hrefs:
        href = parse.urljoin(url, href)
        print("handle href", href)
        resp_child = requests.get(href)
        tree = etree.HTML(resp_child.text)
        pic_src = tree.xpath("//div[@id='picBody']//img/@src")[0]
        print(f"put {pic_src} to the queue")
        q.put(pic_src)
        # 作业, 分页图片抓取
        # print("ready to another!")
        # others = tree.xpath('//ul[@class="articleV2Page"]')
        # if others:


# 进程2. 从图片网站中提取到图片的下载路径
def download(url):
    print("start download", url)
    name = url.split("/")[-1]
    resp = requests.get(url)
    with open(name, mode="wb") as f:
        f.write(resp.content)
    resp.close()
    print("downloaded", url)


def start_download(q):
    with ThreadPoolExecutor(20) as t:
        while True:
            t.submit(download, q.get())  # 启动

            
def main():
    q = Queue()
    p1 = Process(target=start_download, args=(q,))
    p2 = Process(target=get_pic_src, args=(q,))
    p1.start()
    p2.start()


if __name__ == '__main__':
    main()