Параллелизм в программировании — это выполнение нескольких задач одновременно или кажущееся одновременным, что позволяет повысить производительность и отзывчивость приложений.
Различают несколько видов параллелизма:
Многопроцессность (Multiprocessing): Использует несколько независимых процессов, каждый со своим адресным пространством. Это обходит ограничение GIL (Global Interpreter Lock) в CPython и подходит для задач, интенсивно использующих CPU.
python
Многопоточность (Multithreading): Использует несколько потоков в рамках одного процесса, разделяющих общее адресное пространство. Из-за GIL в CPython, потоки не выполняются параллельно на разных ядрах для CPU-bound задач, но эффективны для I/O-bound задач.
python
Асинхронное программирование (Asyncio): Использует один поток и цикл событий (event loop) для управления выполнением задач. Подходит для высоконагруженных I/O-bound приложений и веб-серверов. Не блокирует выполнение при ожидании I/O.
python
Выбор подхода зависит от характера задачи:
| Подход | CPU-bound задачи | I/O-bound задачи | GIL | Использование памяти |
|---|---|---|---|---|
| Многопроцессность | Отлично | Хорошо | Обходит | Большое (свой процесс) |
| Многопоточность | Плохо (из-за GIL) | Отлично | Блокирует | Небольшое (общий процесс) |
| Асинхронность | Плохо | Отлично | Не блокирует | Небольшое (один поток) |
Параллелизм требует осторожного управления синхронизацией и ресурсами, чтобы избежать состояний гонки (race conditions) и взаимоблокировок (deadlocks).