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简介

本课程为接下来的实践练习奠定了基础，我们将通过该练习研究在使用不同并发模型设计和实现Web服务时，GIL所带来的影响。

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简介

本课程为接下来的实践练习奠定了基础，我们将通过该练习研究在使用不同并发模型设计和实现Web服务时，GIL所带来的影响。

简介

我们已经讨论过全局解释器锁（GIL）以及它在编写 Python 并发程序时带来的挑战。根据具体使用场景，我们可以选择多线程或异步的方式，但无论采用哪种方式，都必须注意 GIL 对解决方案可能造成的影响。在本节中，我们将通过一个 Web 服务来演示，先用线程实现，再用 asyncio 实现，并分析在处理计算密集型任务时会遇到的问题。本节中的示例灵感来自 Dave Beazley 的 PyCon 演讲。

环境设置

我们将创建一个非常简单的 Web 服务，该服务根据客户端请求返回第 n 个质数。例如，如果输入为 1，则服务返回第一个质数 2；如果输入为 10，则返回第 10 个质数 29。我们将使用一种效率极低的计算密集型算法来寻找第 n 个质数。你无需关注寻找质数的具体代码实现，因为它可以替换为任何计算密集型任务。

最初，我们将从单线程版本的服务器开始。启动服务的代码如下：

1    def run_service(self):
2        s = socket.socket()
3        s.bind(('', self.server_port))
4
5        # 将套接字置于监听模式
6        s.listen(5)
7        client_socket, addr = s.accept()
8        data = client_socket.recv(4096).decode()
9        nth_prime = int(data)
10        print("请求查找第 {0} 个质数".format(nth_prime))
11
12        prime = self.find_nth_prime(nth_prime)
13        client_socket.send(str(prime).encode())

完整代码见下方代码框。

1from threading import Thread
2from threading import Lock
3from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor
4
5import socket, time, random
6
7
8class PrimeService():
9
10    def __init__(self, server_port):
11        self.server_port = server_port
12
13    def find_nth_prime(self, nth_prime):
14        i = 2
15        nth = 0
16
17        while nth != nth_prime:
18            if self.is_prime(i) == True:
19                nth += 1
20                last_prime = i
21
22            i += 1
23
24        return last_prime
25
26    def is_prime(self, num):
27        if num == 2 or num == 3:
28            return True
29
30        div = 2
31
32        while div <= num / 2:
33            if num % div == 0:
34                return False
35            div += 1
36        return True
37
38    def run_service(self):
39        s = socket.socket()
40        s.bind(('', self.server_port))
41
42        # 将套接字置于监听模式
43        s.listen(5)
44        client_socket, addr = s.accept()
45        data = client_socket.recv(4096).decode()
46        nth_prime = int(data)
47        print("请求查找第 {0} 个质数".format(nth_prime))
48
49        prime = self.find_nth_prime(nth_prime)
50        client_socket.send(str(prime).encode())
51
52
53def run_client(server_host, server_port):
54    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
55    server_socket.connect((server_host, server_port))
56    server_socket.send("7".encode())
57    result = server_socket.recv(4096).decode()
58    print("找到的质数为 {0}".format(result))
59
60
61if __name__ == "__main__":
62    server_port = random.randint(10000, 65000)
63    server_host = "127.0.0.1"
64    server = PrimeService(server_port)
65
66    server_thread = Thread(target=server.run_service, daemon=True)
67    server_thread.start()
68
69    run_client(server_host, server_port)
70
71    time.sleep(10)

异步 I/O 与 asyncio

单线程