Что такое однопоточность?

Однопоточность (или синглтрединг) — это модель выполнения программы, при которой в каждый момент времени выполняется только один поток инструкций.

Основные характеристики:

• Последовательное выполнение: Код исполняется строка за строкой.
• Один стек вызовов: Функции вызываются и возвращают значения в рамках одного стека.
• Отсутствие параллелизма на уровне потоков: Нельзя одновременно выполнять разные части кода в разных потоках CPU в рамках одного процесса с одним GIL (Global Interpreter Lock) в CPython.

Преимущества:

• Простота: Легче писать и отлаживать однопоточный код, так как нет проблем синхронизации данных между потоками.
• Отсутствие состояния гонки: Поскольку доступ к общим ресурсам происходит из одного потока, нет риска одновременного изменения данных разными потоками.

Недостатки:

• Блокирующие операции: Длительные операции (например, ввод-вывод, сетевые запросы) блокируют выполнение всей программы до их завершения.
• Неэффективное использование многоядерных процессоров: Программа использует только одно ядро процессора.
• GUI-приложения могут зависать: Длительная операция в основном потоке заморозит пользовательский интерфейс.

Пример:

// Пример однопоточного выполнения

import time

def task1():
    print("Начата задача 1")
    time.sleep(2) // Блокирующая операция
    print("Завершена задача 1")

def task2():
    print("Начата задача 2")
    time.sleep(1) // Блокирующая операция
    print("Завершена задача 2")

print("Запущена основная программа")
task1() // Сначала  полностью выполнится task1
task2() // Потом начнет выполняться task2
print("Основная программа завершена")

В данном примере task2 начнет выполняться только после того, как task1 полностью завершится, несмотря на то, что task1 "спит" 2 секунды.