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python并行运算

article 2025/3/11 0:45:09

并行运算

Python有多种方法可以进行并行计算，以下是其中几种常见的方法：

多进程：Python中的multiprocessing模块提供了多进程的支持，可以使用Process类来创建新进程，每个进程都是独立的，可以在不同的CPU核心上运行。以下是一个简单的多进程示例代码：

import multiprocessing

def worker(num):
    """子进程要执行的任务"""
    print(f"Worker {num} is running...")

if __name__ == '__main__':
    # 创建3个进程
    for i in range(3):
        p = multiprocessing.Process(target=worker, args=(i,))
        p.start()

多线程：Python中的threading模块提供了多线程的支持，可以使用Thread类来创建新线程，多个线程可以共享同一个进程的内存空间。以下是一个简单的多线程示例代码：

import threading

def worker(num):
    """子线程要执行的任务"""
    print(f"Worker {num} is running...")

if __name__ == '__main__':
    # 创建3个线程
    for i in range(3):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(i,))
        t.start()

异步编程：Python中的asyncio模块提供了异步编程的支持，可以使用async和await关键字来定义协程，协程可以在事件循环中异步执行。以下是一个简单的异步编程示例代码：

import asyncio

async def worker(num):
    """协程要执行的任务"""
    print(f"Worker {num} is running...")
    await asyncio.sleep(1)  # 模拟耗时的操作

if __name__ == '__main__':
    # 创建一个事件循环
    loop = asyncio.get_event_loop()

    # 创建3个协程并加入事件循环
    for i in range(3):
        task = loop.create_task(worker(i))
        loop.run_until_complete(task)

    # 关闭事件循环
    loop.close()

除了以上几种方法外，还有其他的并行计算方法，比如使用并行计算框架mpi4py、使用GPU进行并行计算等。不同的并行计算方法适用于不同的场景，需要根据实际需求选择合适的方法。

得到每个进程最后结果的返回值

在多进程编程中，子进程的返回值通常需要通过进程间通信的方式传递给主进程。Python提供了多种进程间通信的方式，例如管道（Pipe）、队列（Queue）、共享内存（Value和Array）等。

下面是一个使用队列传递子进程返回值的示例代码：

import multiprocessing

def worker(num, result_queue):
    """子进程要执行的任务"""
    print(f"Worker {num} is running...")
    # 将结果放入队列中
    result_queue.put(num ** 2)

if __name__ == '__main__':
    # 创建队列用于存放子进程返回值
    result_queue = multiprocessing.Queue()

    # 创建3个进程
    processes = []
    for i in range(3):
        p = multiprocessing.Process(target=worker, args=(i, result_queue))
        processes.append(p)
        p.start()

    # 等待所有进程执行完毕
    for p in processes:
        p.join()

    # 从队列中取出结果并打印
    while not result_queue.empty():
        result = result_queue.get()
        print(f"Result: {result}")