目录

太长不看版

一、多进程和多线程的区分

二、导包

1.演示包

2.用途

(1)multiprocessing

(2)tqdm

(3)pandas

三、函数设计

1.函数

(1)正常情况

(2)多核函数设计

2.参数设置

（1）q

（2）start、end、step

四、运行

1.入口

(1)Process函数的参数问题

(2)两个for？

2.运行及效果

(1)正常跑测试

(2)六开测试

(3)十二核（逻辑处理器）拉满

3.可不可以把数字写得更大？

五、小结

太长不看版

在11400h的测试中，多核拉满的速度为单开的6.22倍，长时间跑任务降频后仍有4.87倍，充分利用了多核的性能，加速了日常的计算。戳。

任务分配用到的是切片访问的思路，用[start:end:step]来分割任务，将任务平均分配到多个逻辑处理器上。同时用multiprocessing的Queue()来传输数据。戳。

因为多开是同时运行多个python应用，因此必须使用程序主入口，并且用右键的run的形式。戳。

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首先能写这个的契机是11代的笔电i5终于yes了一回，6核12线程的11400h都支楞起来了，不过看着平时比较低的利用率，总感觉钱白花了。

碰巧有时候用python处理一些任务时，动不动十几二三十分钟，自己写的屎山经常一核拉满多核围观。所以想了想，学了multiprocessing，并且慢慢摸索了一个写作思路。

一、多进程和多线程的区分

这里有几个知识点要重点记录一下

单个CPU在任一时刻只能执行单个线程，只有多核CPU还能真正做到多个线程同时运行
一个进程包含多个线程，这些线程可以分布在多个CPU上
多核CPU同时运行的线程可以属于单个进程或不同进程
所以，在大多数编程语言中因为切换消耗的资源更少，多线程比多进程效率更高
坏消息，Python是个特例！

GIL锁
python始于1991年，创立初期对运算的要求不高，为了解决多线程共享内存的数据安全问题，引入了GIL锁，全称为Global Interpreter Lock，也就是全局解释器锁。

GIL规定，在一个进程中每次只能有一个线程在运行。这个GIL锁相当于是线程运行的资格证，某个线程想要运行，首先要获得GIL锁，然后遇到IO或者超时的时候释放GIL锁，给其余的线程去竞争，竞争成功的线程获得GIL锁得到下一次运行的机会。

正是因为有GIL的存在，python的多线程其实是假的，所以才有人说python的多线程非常鸡肋。但是虽然每个进程有一个GIL锁，进程和进程之前还是不受影响的。

GIL是个历史遗留问题，过去的版本迭代都是以GIL为基础来的，想要去除GIL还真不是一件容易的事，所以我们要做好和GIL长期面对的准备。

多进程 vs 多线程
那么是不是意味着python中就只能使用多进程去提高效率，多线程就要被淘汰了呢？

那也不是的。

这里分两种情况来讨论，CPU密集型操作和IO密集型操作。针对前者，大多数时间花在CPU运算上，所以希望CPU利用的越充分越好，这时候使用多进程是合适的，同时运行的进程数和CPU的核数相同；针对后者，大多数时间花在IO交互的等待上，此时一个CPU和多个CPU是没有太大差别的，反而是线程切换比进程切换要轻量得多，这时候使用多线程是合适的。

所以有了结论：

CPU密集型操作使用多进程比较合适，例如海量运算
IO密集型操作使用多线程比较合适，例如爬虫，文件处理，批量ssh操作服务器等等
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原文链接：https://blog.csdn.net/Victor2code/article/details/109005171

二、导包

1.演示包

import multiprocessing as mp
from tqdm import tqdm
import pandas as pd

2.用途

(1)multiprocessing

多进程的包用的是python内置的multiprocessing，区别于多线程用的threadings。

导完mp之后可以看一下自己的核心数，后面有用。

multiprocessing.cpu_count()

(2)tqdm

tqdm是一个进度条的包，可以有效治疗等待焦虑症。

正常来讲只要把它包在可迭代对象外面就行，不过笔者最近发现pandas的series不是tqdm可以包装的对象。下文中笔者对series按list强转了之后才可以。

(3)pandas

在本文中用pandas作演示，主要也是考虑到pandas的数据有index，即使不同核心之间处理任务速度不一样，导致分别写进queue的时候顺序是乱的，出来的时候也是有顺序的。

三、函数设计

1.函数

(1)正常情况

一个正常的函数如下

def main(data):
    tasks = ['姓名', '性别', '班级', '专业']    # 假设我们的任务是根据学号查询姓名、性别、班级等信息
    op = pd.DataFrame(columns=tasks)    # 在每个进程中都创建一张空表
    op['学号'] = data['学号']    # 只放入任务量的学号
    op.set_index('学号', inplace=True, drop=False)    # 将学号设置为索引的同时将其保留在表格中
    """
    在大表里面查每一个小任务
    """
    for i in tqdm(op['学号']):
        for j in tasks:
            op.loc[[i], [j]] = data[data['学号'] == i][j].values[0]

(2)多核函数设计

 给正常函数加上了q、start、end、step四个参数，构造成如下的样子

def main(data, q, start, end, step):
    tasks = ['姓名', '性别', '班级', '专业']    # 假设我们的任务是根据学号查询姓名、性别、班级等信息
    op = pd.DataFrame(columns=tasks)    # 在每个进程中都创建一张空表
    op['学号'] = data['学号'][start:end:step]    # 只放入任务量的学号
    op.set_index('学号', inplace=True, drop=False)    # 将学号设置为索引的同时将其保留在表格中
    """
    在大表里面查每一个小任务
    """
    for i in tqdm(op['学号']):
        for j in tasks:
            op.loc[[i], [j]] = data[data['学号'] == i][j].values[0]

    q.put(op)    # 把op丢进queue里，等下取出来

2.参数设置

（1）q

对应的是multiprocessing里的queue，.put()一端放进一个数据，.get()一端取出这个数据，先放进去的先取出来。在本文里面因为每个数据都有索引，如果多核之间速度不一样，也不会导致乱序的问题。

（2）start、end、step

没错，就是常见的切片操作，start放0，end放任务总数，step写核心数量，比如笔者的11400H就写12，任务就能被分配成12个核心平均处理的量。

四、运行

1.入口

多进程是同时开好几个python跑，所以写完函数不能直接引，得加点繁文缛节。

if __name__ == '__main__':
    dt = pd.read_excel(file, dtype=object)    # 用pandas读表
    qq = mp.Queue()    # 企鹅：？ 好吧，这就是上文提到的管道，用来沟通多核的任务
    df_op = pd.DataFram()
    for i in range(12):    # 取决于核心数量
        p = mp.Process(taiget=main, args=(qq, dt, 0+i, 100, 12))
        p.start()
    for i in range(12)
        df_op = df_op.append(qq.get())
    
    df_op.to_excel(file1, encoding='utf_8_sig', index=False)

(1)Process函数的参数问题

对于target，这里写函数，但不写括号。

参数用args去传入！

start为0+i，end为总任务量。

(2)两个for？

先跑完p再用q

2.运行及效果

以下部分笔者用的是自己的另一个程序的数据。

(1)正常跑测试

此时单核速度9.16it/s

(2)六开测试

此时每个单核的速度是5.73it/s，多核的速度照此估算是5.73*6=34.38it/s

(3)十二核（逻辑处理器）拉满

12个，看看拉满的效果。

总速度是4.75*12=57it/s

但实际上因为温度控制的问题，时间久了之后CPU会降频，笔者用了各种办法，最后成绩稳定在3.8it/s左右

3.8*12=44.6it/s

3.可不可以把数字写得更大？

可以，不过同时开18个python还能150%不成？

 再写多一点也没啥用。

五、小结

多核处理中，处理速度和核心数不是线性关系，会有边际效应，但这个效应不明显。

以单开9.16it/s，六开34.38it/s和全开降频前57it/s、降频后44.6it/s的速度来看

六开的速度达到单开的3.75倍

全开的速度降频前达到单开的6.22倍，降频后达到4.87倍

对于有多核处理器的小伙伴来说，岂不美哉？