Python+Go基础提高计算性能-Golang-PHP中文网

【基础篇】Python+Go——带大家一起另寻途径提高计算性能

发布： 2023-07-20 16:35:32

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Hello各位小伙伴你们好，我们都知道Python是一个生产力很高的语言，小编本人也非常喜欢Python，经常使用Python帮助小编以最高的效率完成最多的事，但是Python的性能，是我们一直诟病的一个问题，尤其是一个大锁GIL，有时候想想简直像吃了苍蝇一样有点难受。

当然了，现在我们大部分程序都是（IO）网络密集型程序，Python足以胜任，但是如果说我们已经存在的项目或者想要开发的项目中，存在有计算密集型的程序场景，我们该怎么办呢？

可能有的小伙伴听说过Python + CC++，用CC++重写Python计算密集的地方，来提高性能。

当然，这是一种很好的解决办法，但是我们知道CC++是有一些学习成本，有没有再更好的解决方案呢？

/2 尝试在Python中调用Golang代码/

后来有幸接触到了Golang，使用了一端时间小编就在想，Python要是能调用Go代码就好了，实在是不想学习CC++，毕竟CC++的指针和自己释放内存还是比较有门槛的，Go就很方便了，垃圾自动回收，省的内存泄漏还有天生高并发等优势。

经过不断的查阅了一些资料，踩了一些坑，功夫不负有心人，终于找到了合适的办法，在此分享给大家。

目前最广泛的Python解释器是CPython，Python正好留出来有可以调用CC++代码的模块，Go经过一些方法，也是可以编译成类似Python可调用的CC++的文件。

/3 测试环境/

系统：windows

Python解释器：Python 3.7.6(64位)

Go编译器：Go 1.14(64位)

/4 性能对比/

为了更好的体现出来优化之后的效果，我们大概对比一下两个语言在计算密集情况下的差距。

测试：分别计算一个亿（100000000）的累加模拟大量计算。

1）Python代码

import time

def run(n):
    sum = 0
    for i in range(n):
        sum += i
    print(sum)


if __name__ == &#39;__main__&#39;:
    startTime = time.time()
    run(100000000)
    endTime = time.time()
    print("耗时:", endTime - startTime)

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可以看到耗时：10s左右，如下图所示。

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2）Go代码

package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func run(n int) {
  sum := 0
  for i := 0; i < n; i++ {
    sum += i
  }
  fmt.Println(sum)
}
func main() {
  var startTime = time.Now()
  run(100000000)
  fmt.Println("耗时:", time.Since(startTime))
}

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可以看到耗时：200ms左右，如下图所示。

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3）测试结论

我们可以看到，在计算方面，Python和Go是有很大的差距的，如果计算这一块能放在Go上就好了。

别着急，马上开始。

/5 Go代码编译为Python可调用的.so文件/

1）Go代码

功能：接收传入的值进行累加，并且返回最终的累加值。

package main

import (
  "C" //C必须导入
)

//export run
func run(n int) int{
  /*
    必须要export 函数名
    //是注释的意思，相当于Python中的 #
    我也是第一次见注释还有作用，黑人三问好？？？
    固定写法
  */
  sum := 0
  for i := 0; i < n; i++ {
    sum += i
  }
    fmt.Println("我是Go代码,我跑完了,我的结果是:",sum)
  return sum
}

func main() {
  //main函数中什么都不要写，和包名main要对应
}

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2）编译为.so文件供Python调用。

命令如下：

go build -buildmode=c-shared -o 输出的.so文件 go源文件

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例如：

go build -buildmode=c-shared -o s1.so s1.go

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会生成.h文件和.so文件，.so文件供Python调用，如下图所示：

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3）Ptyhon调用so文件

将上述生成的.so文件复制到Python项目的同一级目录。

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4）Python代码

依然是计算一个亿，关键部分由Go生成的.so执行。

from ctypes import *
import time


if __name__ == &#39;__main__&#39;:
    startTime = time.time()

    s = CDLL("s1.so")  # 加载s1.so文件
    result = s.run(100000000)  # 调用Go生成的.so文件里面的run函数
    print("result:", result)

    endTime = time.time()
    print("耗时:", endTime - startTime)

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