В Python существует три основных подхода для организации конкурентного и параллельного выполнения кода, каждый из которых решает свой класс задач.

1. Многопоточность (threading)

   • Принцип: Несколько потоков выполняются в рамках одного процесса и разделяют общую память.
   • Ограничение: Глобальная блокировка интерпретатора (GIL) не позволяет нескольким потокам одновременно выполнять Python-байткод. Из-за этого threading не дает прироста производительности на CPU-bound задачах (вычислительных).
   • Применение: Идеально подходит для I/O-bound задач (ожидание сети, диска, базы данных), так как GIL освобождается на время операций ввода-вывода, позволяя другому потоку выполняться.

     
     import threading

   def io_task():

   Симуляция сетевого запроса

   print("Поток начал работу")

   thread = threading.Thread(target=io_task) thread.start() thread.join()

2. Многопроцессорность (multiprocessing)

   • Принцип: Запускаются отдельные процессы, каждый со своим интерпретатором Python и своим экземпляром GIL. Процессы не разделяют память по умолчанию.
   • Преимущество: Позволяет достичь настоящего параллелизма и полностью утилизировать все ядра процессора.
   • Применение: Эффективен для CPU-bound задач (математические вычисления, обработка больших объемов данных).

     
     from multiprocessing import Process

   def cpu_task():

   Симуляция вычислений

   sum(i * i for i in range(10**7))

   process = Process(target=cpu_task) process.start() process.join()

3. Асинхронность (asyncio)

   • Принцип: Конкурентное выполнение в одном потоке с помощью событийного цикла (event loop) и корутин (async/await).
   • Преимущество: Очень низкие накладные расходы на переключение контекста по сравнению с потоками. Позволяет эффективно обрабатывать тысячи одновременных I/O-операций.
   • Применение: Высокопроизводительные I/O-bound задачи, особенно сетевые приложения (веб-серверы, клиенты API, боты).

     
     import asyncio

   async def async_io_task():

   Асинхронная I/O операция

   await asyncio.sleep(1)
   print("Асинхронная задача завершена")

   asyncio.run(async_io_task())