هم‌روندی، موازی‌سازی و شبکه

دو برنامه که «هم‌زمان» پیش می‌روند لزوماً «موازی» نیستند. هم‌روندی (concurrency) یعنی مدیریت چند کارِ درهم‌رفته؛ موازی‌سازی (parallelism) یعنی اجرای واقعیِ هم‌زمان روی چند هسته. ریسه‌ها در پایتون برای کارِ منتظرِ I/O عالی‌اند، ولی به‌خاطر GIL برای محاسبات سنگینِ CPU موازیِ واقعی نمی‌سازند.

ریسه در برابر فرایند

فرایند حافظهٔ جدا دارد و سنگین است؛ ریسه سبک است ولی حافظه را با ریسه‌های هم‌فرایندش شریک می‌شود. همین شراکت، هم قدرت است هم دردسر: دردسرش اسم دارد — مسابقهٔ داده‌ای (race condition).

import threading

counter = 0
lock = threading.Lock()

def worker(n):
    global counter
    for _ in range(n):
        with lock:  # ناحیهٔ بحرانی: فقط یک ریسه در هر لحظه
            counter += 1

threads = [threading.Thread(target=worker, args=(10_000,)) for _ in range(4)]
for t in threads: t.start()
for t in threads: t.join()
print(counter)  # همیشه 40000 — بدون قفل، کمتر و تصادفی بود

به‌جای قفل دستی: صف امن‌ریسه‌ای

بهترین همگام‌سازی، کمترین حالت مشترک است. الگوی تولیدکننده/مصرف‌کننده با queue.Queue (که خودش امن‌ریسه‌ای است) جای قفل دستی:

import queue, threading

jobs = queue.Queue()
for i in range(10):
    jobs.put(f"job-{i}")

def consumer():
    while True:
        try:
            job = jobs.get_nowait()
        except queue.Empty:
            return
        print("انجام شد:", job)
        jobs.task_done()

workers = [threading.Thread(target=consumer) for _ in range(3)]
for w in workers: w.start()
for w in workers: w.join()

برای کارهای «اجرا و جواب بگیر» هم concurrent.futures.ThreadPoolExecutor تمیزترین ابزار است.

شبکه: سوکت TCP

سوکت، نقطهٔ پایانیِ یک اتصال است. در TCP: سرور گوش می‌دهد و قبول می‌کند، کلاینت وصل می‌شود، هر دو بایت می‌فرستند و می‌گیرند، آخرش اتصال بسته می‌شود.

# server.py
import socket

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
    s.bind(("127.0.0.1", 65432))
    s.listen()
    print("سرور گوش می‌دهد...")
    conn, addr = s.accept()
    with conn:
        print("وصل شد:", addr)
        data = conn.recv(1024)
        conn.sendall(b"echo:" + data)

# client.py
import socket

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
    s.connect(("127.0.0.1", 65432))
    s.sendall("سلام سرور".encode("utf-8"))
    print(s.recv(1024).decode("utf-8"))