Многопроцессорность, многопоточность и Asyncio в Python 3

Что касается параллельного программирования в Python 3, доступно несколько методов, включая многопроцессорность, многопоточность и асинхронность. У каждого метода есть свои преимущества и варианты использования, поэтому давайте рассмотрим их подробно.

1. Многопроцессорность.
   Многопроцессорность — это метод, который позволяет выполнять несколько процессов одновременно, используя преимущества нескольких ядер ЦП. Это позволяет вам достичь истинного параллелизма в Python, создавая несколько процессов, которые могут выполняться одновременно. Каждый процесс имеет собственное пространство памяти, а взаимодействие между процессами осуществляется с помощью таких механизмов, как каналы и очереди. Модуль многопроцессорности в Python предоставляет высокоуровневый интерфейс для создания процессов и управления ими.

2. Многопоточность.
   Многопоточность — это еще один подход к обеспечению параллелизма в Python. Он предполагает создание нескольких потоков в рамках одного процесса, где каждый поток одновременно выполняет определенную задачу. Однако из-за глобальной блокировки интерпретатора Python (GIL), которая позволяет только одному потоку выполнять байт-код Python одновременно, многопоточность в Python не всегда может привести к истинному параллелизму для задач, связанных с процессором. Тем не менее, многопоточность может быть полезна для задач, связанных с вводом-выводом, где выпущен GIL, что позволяет потокам выполняться одновременно.

3. Asyncio:
   Asyncio — это библиотека, представленная в Python 3.4, предоставляющая среду асинхронного программирования. Он позволяет писать асинхронный неблокирующий код с использованием сопрограмм — функций, которые можно приостанавливать и возобновлять. С помощью asyncio вы можете добиться параллелизма, одновременно запуская несколько сопрограмм без необходимости использования дополнительных потоков или процессов. Цикл событий, предоставляемый asyncio, управляет выполнением сопрограмм и обеспечивает их неблокирующее поведение. Asyncio особенно полезен для создания масштабируемых и эффективных сетевых приложений.

Вкратце, вот основные различия и варианты использования каждого метода:

• Многопроцессорность: подходит для задач, связанных с ЦП, которые могут извлечь выгоду из истинного параллелизма и использования нескольких ядер ЦП.
• Многопоточность: полезно для задач, связанных с вводом-выводом, где выпущен GIL, что позволяет потокам выполняться одновременно. Однако он может не обеспечить настоящий параллелизм для задач, связанных с процессором.
• Asyncio: идеально подходит для создания эффективных, неблокирующих и хорошо масштабируемых сетевых приложений с использованием сопрограмм и архитектуры, управляемой событиями.