Python 並發程式設計中執行緒與進程的比較：何時使用哪一種

執行緒與進程：概念與差異

執行緒是輕量級的執行單元，與行程共享相同的位址空間和資源。它們創建和銷毀的速度很快，這使得它們在處理密集型任務時非常有效率。然而，執行緒不能跨越多個 CPU 核心，因為它們受到全域解釋器鎖定 (GIL) 的限制。

程式是獨立的執行單元，擁有自己專屬的記憶體空間和資源。它們比線程更重，創建和銷毀的時間更長。然而，進程可以跨越多個 CPU 核心，從而實現真正的並行性。

何時使用執行緒？

使用執行緒的理想情況包括：

• 在不阻塞主執行緒的情況下執行後台任務
• 並行處理多個小任務
• 共享資料而不需要鎖定（透過 GIL 保護）

示範程式碼：

import threading

def thread_function():
print("This is a thread.")

thread = threading.Thread(target=thread_function)
thread.start()
thread.join()# 等待线程完成

何時使用進程？

使用進程的理想情況包括：

• 需要跨越多個 CPU 核心進行平行處理
• 需要隔離不同的記憶體空間和資源
• 處理密集型任務或長時間運行的任務

示範程式碼：

import multiprocessing

def process_function():
print("This is a process.")

process = multiprocessing.Process(target=process_function)
process.start()
process.join()# 等待进程完成

效能比較

執行緒比進程更輕量級，因此創建和銷毀的速度更快。然而，由於 GIL，執行緒不能充分利用多核心 CPU。進程可以跨越多個 CPU 核心，從而實現更好的並行性。

線程和進程的弊端

線程：

• 受 GIL 限制，不能跨越多個 CPU 核心
• 存取共享資料時需要小心，以避免競爭條件

進程：

• 比執行緒更重，創建和銷毀的時間更長
• 進程之間通訊開銷較大

結論

在 python 並發程式設計中，選擇執行緒還是進程取決於特定應用程式的需求。執行緒非常適合處理密集型任務，而進程非常適合跨越多個 CPU 核心進行並行處理。透過了解它們的差異，您可以選擇正確的工具來優化您的應用程式效能。

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