Python中最简单易用的并行加速技巧

简介: Python中最简单易用的并行加速技巧

1 简介

我们在日常使用Python进行各种数据计算处理任务时,若想要获得明显的计算加速效果,最简单明了的方式就是想办法将默认运行在单个进程上的任务,扩展到使用多进程或多线程的方式执行。

而对于我们这些从事数据分析工作的人员而言,以最简单的方式实现等价的加速运算的效果尤为重要,从而避免将时间过多花费在编写程序上。而今天的文章费老师我就来带大家学习如何利用joblib这个非常简单易用的库中的相关功能,来快速实现并行计算加速效果。

2 使用joblib进行并行计算

作为一个被广泛使用的第三方Python库(譬如scikit-learn项框架中就大量使用joblib进行众多机器学习算法的并行加速),我们可以使用pip install joblib对其进行安装,安装完成后,下面我们来学习一下joblib中有关并行运算的常用方法:

2.1 使用Parallel与delayed进行并行加速

joblib中实现并行计算只需要使用到其Paralleldelayed方法即可,使用起来非常简单方便,下面我们直接以一个小例子来演示:

joblib实现并行运算的思想是将一组通过循环产生的串行计算子任务,以多进程或多线程的方式进行调度,而我们针对自定义的运算任务需要做的仅仅是将它们封装为函数的形式即可,譬如:

import time
def task_demo1():
    
    time.sleep(1)
    
    return time.time()

接着只需要像下面的形式一样,为Parallel()设置相关参数后,衔接循环创建子任务的列表推导过程,其中利用delayed()包裹自定义任务函数,再衔接()传递任务函数所需的参数即可,其中n_jobs参数用于设置并行任务同时执行的worker数量,因此在这个例子中可以看到进度条是按照4个一组递增的,可以看到最终时间开销也达到了并行加速效果:

其中可以根据计算任务以及机器CPU核心数具体情况为Parallel()调节参数,核心参数有:

  • backend:用于设置并行方式,其中多进程方式有'loky'(更稳定)和'multiprocessing'两种可选项,多线程有'threading'一种选项。默认为'loky'
  • n_jobs:用于设置并行任务同时执行的worker数量,当并行方式为多进程时,n_jobs最多可设置为机器CPU逻辑核心数量,超出亦等价于开启全部核心,你也可以设置为-1来快捷开启全部逻辑核心,若你不希望全部CPU资源均被并行任务占用,则可以设置更小的负数来保留适当的空闲核心,譬如设置为-2则开启全部核心-1个核心,设置为-3则开启全部核心-2个核心

譬如下面的例子,在我这台逻辑核心数为8的机器上,保留两个核心进行并行计算:

关于并行方式的选择上,由于Python中多线程时全局解释器锁的限制,如果你的任务是计算密集型,则推荐使用默认的多进程方式加速,如果你的任务是IO密集型譬如文件读写、网络请求等,则多线程是更好的方式且可以将n_jobs设置的很大,举个简单的例子,可以看到,通过多线程并行,我们在5秒的时间里完成了1000次请求,远快于单线程17秒请求100次的成绩(此例仅供参考,大家在学习尝试时请不要过于频繁访问他人的网站):

你可以根据自己实际任务的不同,好好利用joblib来加速你的日常工作。

相关文章
|
7月前
|
Python
解释Python中的并发编程和并行编程之间的区别。
解释Python中的并发编程和并行编程之间的区别。
52 0
|
5月前
|
Python
解锁Python并发新世界:线程与进程的并行艺术,让你的应用性能翻倍!
【7月更文挑战第9天】并发编程**是同时执行多个任务的技术,提升程序效率。Python的**threading**模块支持多线程,适合IO密集型任务,但受GIL限制。**multiprocessing**模块允许多进程并行,绕过GIL,适用于CPU密集型任务。例如,计算平方和,多线程版本使用`threading`分割工作并同步结果;多进程版本利用`multiprocessing.Pool`分块计算再合并。正确选择能优化应用性能。
41 1
|
2月前
|
并行计算 安全 Java
Python 多线程并行执行详解
Python 多线程并行执行详解
77 3
|
3月前
|
Python
Python中的zip:高效处理并行迭代的利器
Python中的zip:高效处理并行迭代的利器
32 0
|
5月前
|
并行计算 Python
python 并发与并行
【7月更文挑战第21天】
47 5
python 并发与并行
|
5月前
|
SQL 并行计算 API
Dask是一个用于并行计算的Python库,它提供了类似于Pandas和NumPy的API,但能够在大型数据集上进行并行计算。
Dask是一个用于并行计算的Python库,它提供了类似于Pandas和NumPy的API,但能够在大型数据集上进行并行计算。
|
4月前
|
并行计算 大数据 Java
高效数据处理:使用Python实现并行计算的技巧
传统的数据处理方式在面对大数据时可能效率不高,本文探讨如何利用Python中的并行计算技术来提升数据处理速度和效率,重点介绍了多线程和多进程的应用,以及如何选择合适的场景使用这些技术。
|
6月前
|
开发框架 并行计算 安全
Python的GIL限制了CPython在多核下的并行计算,但通过替代解释器(如Jython, IronPython, PyPy)和多进程、异步IO可规避
【6月更文挑战第26天】Python的GIL限制了CPython在多核下的并行计算,但通过替代解释器(如Jython, IronPython, PyPy)和多进程、异步IO可规避。Numba、Cython等工具编译优化代码,未来社区可能探索更高级的并发解决方案。尽管GIL仍存在,现有策略已能有效提升并发性能。
77 3
|
6月前
|
安全 Java Python
GIL是Python解释器的锁,确保单个进程中字节码执行的串行化,以保护内存管理,但限制了多线程并行性。
【6月更文挑战第20天】GIL是Python解释器的锁,确保单个进程中字节码执行的串行化,以保护内存管理,但限制了多线程并行性。线程池通过预创建线程池来管理资源,减少线程创建销毁开销,提高效率。示例展示了如何使用Python实现一个简单的线程池,用于执行多个耗时任务。
49 6
下一篇
DataWorks