并行处理

大家都知道使用多核 CPU 进行并行处理,无需更快 CPU ,通过并行处理可以让程序在短时间内进行更多的计算。
在今天无论是大数据还是机器学习都面临着大量的运算,并行处理让我们能够利用多核 CPU 以及擅长处理高度并行问题的 GPU 来解决这些问题。

一个问题的各个子单元是完全彼此独立。

分布式内存

在共享内存中,各个子单元可访问相同的内存空间。这种方法的优点在于,无须显式地处理信号。

线程生成多个执行上下文并共享内存空间。而进程提供多个执行上下文,有自己的内存空间,因此必须显式地处理信号。

Python 能够生成并处理线程,但使用线程不能改善性能。由于 Python 解释器的设计,每次只能运行一个 Python 指令,这种机制称为全局解释器(GIL)

使用多个进程

标准模块 multiprocessing 可用来生成多个进程,以快速并行化简单任务,同时避免 GIL 问题。

Process 和 Pool 类

multiprocessing.Process 派生出子类。通过扩展方法 init 来初始化资源,还可以通过实现方法 Process.run 来编写将在子进程中执行的代码。
要创建独立运行的进程,可从

import multiprocessing
import time
class Process(multiprocessing.Process):
    def __init__(self,id):
        super(Process, self).__init__()
        self.id = id
    def run(self):
        time.sleep(1)
        print("I'm the process with id: {}".format(self.id))

要生成进程,必须实例化 Process 类并调用方法 Process.start 而不是 run 方法。Process.start 后代码将立即执行,而不是等待 p 结束后再执行。

p = Process(0)
p.start()
p = Process(0)
p.start()
print("hello")
hello
I'm the process with id: 0

从输出来看 print 并没有等待任务执行完毕再执行,所以先输出 hello 而后输出 run 中的代码,如果想要等待任务执行完毕后在执行 print 可以使用 p jion 方法来实现。

p = Process(0)
p.start()
p.join()
print("hello")
I'm the process with id: 0
hello
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