并发编程

在计算机科学和并发编程中，同步/异步 (Synchronous/Asynchronous) 和 阻塞/非阻塞 (Blocking/Non-blocking) 是描述程序执行流程和资源访问方式的两个核心概念。它们经常被一起讨论，但实际上是从不同的角度来描述系统行为的。理解这两对概念对于设计高性能、响应式的系统至关重要。 核心思想： 同步/异步 描述的是消息通知机制：调用者何时收到被调用者的结果。 阻塞/非阻塞 描述的是调用者等待结果时的状态：调用者是否可以继续执行其他任务。 一、同步 (Synchronous) 与 异步 (Asynchronous)同步 (Synchronous) 和 异步 (Asynchronous) 关注的是一个任务的调用者 (Caller) 何时才能获得被调用者 (Callee) 的执行结果或通知。 1.1 同步 (Synchronous)当一个任务是同步的时候，调用者在调用被调用者后，必须等待被调用者完成其全部工作并返回结果后，才能继续执行调用者自己的后续操作。 特点： 顺序执行：...

生产者-消费者模式是并发编程中一个非常常见的设计模式，用于解决生产者和消费者之间由于生产和消费的速度不一致而导致的同步问题。在 Python 中，由于全局解释器锁 (GIL) 的存在，多线程在 CPU 密集型任务上并不能真正并行，但在 I/O 密集型任务上，多线程仍然可以有效地提高程序的效率和响应速度。本篇将详细介绍如何使用 Python 的 threading 模块和 queue 模块实现多线程版的生产者-消费者模式。 核心思想：利用线程安全的共享队列作为缓冲，实现生产者与消费者解耦，并通过队列自带的互斥锁和条件变量进行同步，避免数据不一致和资源竞争。 一、生产者-消费者模式与多线程概述1.1 生产者-消费者模式参考 Python 多进程生产者-消费者模式详解 中的概述，其核心构成和解决的问题在多线程场景下是相同的： 生产者 (Producer)：生成数据并放入队列。 消费者 (Consumer)：从队列取出数据并处理。 缓冲区 (Queue)：共享的、线程安全的数据容器。 1.2 Python 多线程与 GIL threading 模块：Python 标...

生产者-消费者模式是并发编程中一个非常常见的设计模式，用于解决生产者和消费者之间由于生产和消费的速度不一致而导致的线程（或进程）同步问题。在 Python 中，可以使用 multiprocessing 模块实现多进程版的生产者-消费者模式，以充分利用多核 CPU 资源。 核心思想：利用共享队列作为缓冲，实现生产者与消费者解耦，并通过互斥锁和条件变量（或自带的线程安全队列）进行同步，避免数据不一致和资源竞争。 一、生产者-消费者模式概述模式构成： 生产者 (Producer)：负责生成数据，并将其放入共享的缓冲区（队列）中。 消费者 (Consumer)：负责从共享的缓冲区（队列）中取出数据进行处理。 缓冲区 (Buffer / Queue)：一个共享的数据结构，通常是一个队列，用于存储生产者生产的数据和消费者消费的数据。它充当了生产者和消费者之间的桥梁。 解决的问题： 解耦：生产者和消费者可以独立运行，互不干扰，提高系统的灵活性。 并发：允许多个生产者和多个消费者同时存在，提高处理效率。 削峰填谷：当生产速度快于消费速度时，缓冲区可以存储多余的数据，防止数...