第十一周作业-并发编程

1. 理解并简述并发与并行

• 并发 concurrency，同时做某件事，重点在一段时间内有事需要处理。与之对应的概念是顺序执行，即前一个任务必须做完了后一个任务才能开始，而并发可以先做A任务，做一半时（IO等待）阻塞A任务开始处理B任务这样来回切换，最终完成所有任务。
• 并行 parallel，在同一时刻互不干扰的做多件事，有多个处理单元同时进行处理。与之对应的是串行，只有一个处理单元，同一时刻必定只有一件事被处理。
  并发与并行并不是互斥的概念，并发更关注任务的实际调度，并行更关注任务的实际执行。
  
  如上图所示，并发是两个（多个）队列交替使用咖啡机，并行是两个（多个）队列分别使用两个（多个）咖啡机。

2. 理解线程与进程，并说明它们的应用场景

进程类似国家的概念，线程可以理解为国家中的省。

• 进程 process是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
• 在实现了线程的操作系统中，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中实际工作的单位。
• 一个标准的线程由线程ID、当前指令指针、寄存器集合、堆和栈组成。
• 线程在进程中运行，类似省之于国家。
• 一个进程可以包含多个线程，一个国家可以有很多个省。
• 不同进程间不易进行数据共享，而同一进程中的线程可以通过进程共享数据。（国家间贸易需要各种条件，国家内省之间的活动要方便的多）
• 创建一个进程要比创建线程开销大。
  一个python程序中，会启动一个解释器进程，所有线程共享一个解释器进程。

3. Python中的GIL是什么，它影响什么

GIL指的是全局解释器锁，是Cpython中解释器进程上的一把锁。
GIL保证了在Cpython进程中，只有一个线程执行字节码，甚至在多核CPU中也只允许同时在一个CPU上运行该进程的一个线程，即在一个进程中只能并发不能并行。
由于GIL的存在python的内置数据类型在多线程编程中是线程安全的，但实际上它们本身并不是线程安全类型。
在Cpython中IO密集型使用多线程较为核算，CPU密集型代码使用多线程需要绕开GIL或使用其它语言。
GIL带来的问题是python不能真正的实现多线程，但同时也降低了初学者的门槛。