🚀 Параллелизм в Python: Многопоточность, Многопроцессорность и Асинхронность — раз и навсегда по полочкам!

Python — не только про скрипты и автоматизацию. Он умеет работать сразу с несколькими задачами параллельно — и делать это красиво. Но тут есть нюансы: GIL, multiprocessing, asyncio... разберём всё!

👨‍💻 Процессы vs Потоки vs Асинхронность

* Процессы (multiprocessing) — как отдельные контейнеры. Изолированы, не делят память. Каждый процесс может использовать своё ядро процессора. Идеально для вычислений.
* Потоки (threading) — живут в одном процессе и делят между собой память. Отлично справляются с задачами, связанными с вводом/выводом (например, скачивание файлов).
* Асинхронность (asyncio) — не параллельность в классическом смысле. Всё работает в одном потоке, но задачи переключаются между собой, не блокируя выполнение. Лучший выбор для работы с сетью.

💬 А что там с GIL?

GIL — глобальная блокировка интерпретатора в Python. Она позволяет одновременно выполняться только одному потоку Python-кода, даже если у тебя 64 ядра. Почему так? Потому что управление памятью в CPython не потокобезопасно.

⚠️ Важно: GIL не мешает использовать multiprocessing, потому что каждый процесс имеет свой интерпретатор.

⚙️ Какой инструмент для чего?

💥 multiprocessing

> Идеален для тяжёлых вычислений на нескольких ядрах.

* Process — запуск нового процесса
* Pool — пул воркеров
* Queue, Pipe — обмен данными
* Manager — разделение объектов между процессами
* Lock, Semaphore — синхронизация
* cpu_count() — сколько у тебя вообще ядер?

⚡️ threading

> Для I/O задач, где важна отзывчивость: загрузка веб-страниц, параллельный логинг и т.д.

* Thread — запуск нового потока
* Timer, Event, Barrier — управление временем и синхронизацией
* enumerate(), current_thread() — управление потоками

🌐 asyncio

> Современный подход: запуск кучи задач внутри одного потока.

* async / await — ключевые слова
* asyncio.run(), asyncio.gather() — запуск корутин
* Поддержка библиотек:

* aiohttp — запросы к сайтам
* aiofiles — работа с файлами

🔒 Условия гонки и безопасность

Race condition (состояние гонки) — когда два потока одновременно хотят изменить одну и ту же переменную. Кто первый встал — того и тапки. Итог: баги, которых потом не найдёшь.

Потокобезопасность достигается через:

* Lock, RLock
* Локальные данные потока (threading.local())


✅ Асинхронность в деталях

Асинхронная программа:

* запускает задачу;
* пока ждёт ответа — делает что-то ещё;
* возвращается к задаче, когда пришёл ответ.

Пример:

import asyncio
import aiohttp

async def fetch(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as resp:
            return await resp.text()

async def main():
    html = await fetch('https://example.com')
    print(html)

asyncio.run(main())