面试题：Python分布式网络编程中处理高并发连接的策略

多线程、多进程与异步I/O优缺点对比

多线程
- 优点：
  - 线程创建和销毁开销相对较小，上下文切换比进程快，能快速响应新的客户端连接。
  - 线程间共享进程资源，方便数据共享和通信，在处理某些需要共享数据的任务时很方便。
- 缺点：
  - 由于Python的全局解释器锁（GIL），在CPU密集型任务中，多线程无法利用多核CPU优势，不能真正实现并行计算。
  - 多线程编程容易出现死锁问题，当多个线程竞争共享资源且获取资源顺序不一致时可能导致死锁。
  - 线程之间的同步和通信需要复杂的锁机制，增加了编程复杂度。
多进程
- 优点：
  - 每个进程有独立的内存空间，不存在GIL限制，能充分利用多核CPU进行并行计算，适合CPU密集型任务。
  - 进程间相互独立，一个进程崩溃不会影响其他进程，稳定性较高。
- 缺点：
  - 进程创建和销毁开销大，启动时间长，在处理大量并发连接时资源消耗大。
  - 进程间通信相对复杂，不像线程间共享资源那样方便，通常需要使用管道、消息队列等方式进行通信。
异步I/O（asyncio）
- 优点：
  - 基于事件循环，单线程实现异步操作，避免了多线程和多进程的资源开销，适合I/O密集型任务，能高效处理大量并发连接。
  - 代码结构相对简单，通过async/await语法使异步代码看起来更像是同步代码，易于理解和维护。
- 缺点：
  - 由于是单线程执行，对于CPU密集型任务无法利用多核优势。
  - 调试相对复杂，因为异步操作的执行顺序可能不直观，排查问题时需要对事件循环机制有深入理解。

异步I/O（asyncio）实现多并发客户端连接服务器代码示例

import asyncio


async def handle_connection(reader, writer):
    while True:
        try:
            data = await reader.read(1024)
            if not data:
                break
            message = data.decode('utf - 8')
            print(f"Received {message} from {writer.get_extra_info('peername')}")
            response = f"Server received: {message}"
            writer.write(response.encode('utf - 8'))
            await writer.drain()
        except ConnectionResetError:
            break
    writer.close()
    await writer.wait_closed()


async def main():
    server = await asyncio.start_server(handle_connection, '127.0.0.1', 8888)
    async with server:
        await server.serve_forever()


if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

上述代码使用asyncio库创建了一个简单的异步服务器。handle_connection函数处理每个客户端连接，从客户端读取数据，打印并回复一条包含接收到消息的响应。main函数启动服务器并使其持续运行，监听本地地址127.0.0.1的8888端口。asyncio.run函数用于运行异步函数main。

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多线程、多进程与异步I/O优缺点对比

异步I/O（asyncio）实现多并发客户端连接服务器代码示例