很多同學都聽說過，現代操作系統比如Mac OS X，UNIX，Linux，Windows等，都是支持“多任務”的操作系統。 什么叫“多任務”呢？簡單地說，就是操作系統可以同時運行多個任務。打個比方，你一邊在用瀏覽器上網，一邊在聽MP3，一邊在用Word趕作業，這就是多任務，至少同時有3個任務正在運行。還有很多任務悄悄地在后臺同時運行著，只是桌面上沒有顯示而已。 現在，多核CPU已經非常普及了，但是，即使過去的單核CPU，也可以執行多任務。由于CPU執行代碼都是順序執行的，那么，單核CPU是怎么執行多任務的呢？ 答案就是操作系統輪流讓各個任務交替執行，任務1執行0.01秒，切換到任務2，任務2執行0.01秒，再切換到任務3，執行0.01秒……這樣反復執行下去。表面上看，每個任務都是交替執行的，但是，由于CPU的執行速度實在是太快了，我們感覺就像所有任務都在同時執行一樣。 真正的并行執行多任務只能在多核CPU上實現，但是，由于任務數量遠遠多于CPU的核心數量，所以，操作系統也會自動把很多任務輪流調度到每個核心上執行。 對于操作系統來說，一個任務就是一個進程（Process），比如打開一個瀏覽器就是啟動一個瀏覽器進程，打開一個記事本就啟動了一個記事本進程，打開兩個記事本就啟動了兩個記事本進程，打開一個Word就啟動了一個Word進程。 有些進程還不止同時干一件事，比如Word，它可以同時進行打字、拼寫檢查、打印等事情。在一個進程內部，要同時干多件事，就需要同時運行多個“子任務”，我們把進程內的這些“子任務”稱為線程（Thread）。 由于每個進程至少要干一件事，所以，一個進程至少有一個線程。當然，像Word這種復雜的進程可以有多個線程，多個線程可以同時執行，多線程的執行方式和多進程是一樣的，也是由操作系統在多個線程之間快速切換，讓每個線程都短暫地交替運行，看起來就像同時執行一樣。當然，真正地同時執行多線程需要多核CPU才可能實現。 我們前面編寫的所有的Python程序，都是執行單任務的進程，也就是只有一個線程。如果我們要同時執行多個任務怎么辦？ 有兩種解決方案： 一種是啟動多個進程，每個進程雖然只有一個線程，但多個進程可以一塊執行多個任務。 還有一種方法是啟動一個進程，在一個進程內啟動多個線程，這樣，多個線程也可以一塊執行多個任務。 當然還有第三種方法，就是啟動多個進程，每個進程再啟動多個線程，這樣同時執行的任務就更多了，當然這種模型更復雜，實際很少采用。 總結一下就是，多任務的實現有3種方式： * 多進程模式； * 多線程模式； * 多進程+多線程模式。 同時執行多個任務通常各個任務之間并不是沒有關聯的，而是需要相互通信和協調，有時，任務1必須暫停等待任務2完成后才能繼續執行，有時，任務3和任務4又不能同時執行，所以，多進程和多線程的程序的復雜度要遠遠高于我們前面寫的單進程單線程的程序。 因為復雜度高，調試困難，所以，不是迫不得已，我們也不想編寫多任務。但是，有很多時候，沒有多任務還真不行。想想在電腦上看電影，就必須由一個線程播放視頻，另一個線程播放音頻，否則，單線程實現的話就只能先把視頻播放完再播放音頻，或者先把音頻播放完再播放視頻，這顯然是不行的。 Python既支持多進程，又支持多線程，我們會討論如何編寫這兩種多任務程序。 ### 小結 線程是最小的執行單元，而進程由至少一個線程組成。如何調度進程和線程，完全由操作系統決定，程序自己不能決定什么時候執行，執行多長時間。 多進程和多線程的程序涉及到同步、數據共享的問題，編寫起來更復雜。