具体描述
本书是一本Python性能提升指南,展示了如何利用Python的原生库以及丰富的第三方库来构建健壮的应用程序。书中阐释了如何利用各种剖析器来找出Python应用程序的性能瓶颈,并应用正确的算法和高效的数据结构来解决它们;介绍了如何有效地利用NumPy、Pandas和Cython高性能地执行数值计算;解释了异步编程的相关概念,以及如何利用响应式编程实现响应式应用程序;概述了并行编程的概念,并论述了如何利用TensorFlow和Theano为并行架构编写代码,以及如何通过Dask和PySpark等技术在计算机集群上执行大规模计算。
通过学习本书,你将能够实现高性能、可伸缩的Python应用程序。
- 利用NumPy和Pandas编写高效的数值计算代码
- 利用Cython和Numba实现近似本地的性能
- 利用剖析器发现Python应用程序的瓶颈
- 利用asyncio和RxPy编写整洁的并发代码
- 利用TensorFlow和Theano在Python中自动实现并行性
- 利用Dask和PySpark在计算机集群上运行分布式并行算法
作者简介
加布丽埃勒•拉纳诺(Gabriele Lanaro)
数据科学家、软件工程师,对机器学习、信息检索、数值计算可视化、Web开发、计算机图形学和系统管理有浓厚的兴趣。开源软件包chemlab和chemview的开发者。现就职于Tableau软件公司。
目录信息
1.1 设计应用程序 2
1.2 编写测试和基准测试程序 7
1.3 使用pytest-benchmark编写更佳的测试和基准测试程序 10
1.4 使用cProfile找出瓶颈 12
1.5 使用line_profiler逐行进行剖析 16
1.6 优化代码 17
1.7 模块dis 19
1.8 使用memory_profiler剖析内存使用情况 19
1.9 小结 21
第2章 纯粹的Python优化 22
2.1 有用的算法和数据结构 22
2.1.1 列表和双端队列 23
2.1.2 字典 25
2.1.3 集 28
2.1.4 堆 29
2.1.5 字典树 30
2.2 缓存和memoization 32
2.3 推导和生成器 34
2.4 小结 36
第3章 使用NumPy和Pandas快速执行数组操作 37
3.1 NumPy基础 37
3.1.1 创建数组 38
3.1.2 访问数组 39
3.1.3 广播 43
3.1.4 数学运算 45
3.1.5 计算范数 46
3.2 使用NumPy重写粒子模拟器 47
3.3 使用numexpr最大限度地提高性能 49
3.4 Pandas 51
3.4.1 Pandas基础 51
3.4.2 使用Pandas执行数据库式操作 55
3.5 小结 59
第4章 使用Cython获得C语言性能 60
4.1 编译Cython扩展 60
4.2 添加静态类型 62
4.2.1 变量 63
4.2.2 函数 64
4.2.3 类 65
4.3 共享声明 66
4.4 使用数组 67
4.4.1 C语言数组和指针 67
4.4.2 NumPy数组 69
4.4.3 类型化内存视图 70
4.5 使用Cython编写粒子模拟器 72
4.6 剖析Cython代码 75
4.7 在Jupyter中使用Cython 78
4.8 小结 80
第5章 探索编译器 82
5.1 Numba 82
5.1.1 Numba入门 83
5.1.2 类型特殊化 84
5.1.3 对象模式和原生模式 85
5.1.4 Numba和NumPy 88
5.1.5 JIT类 91
5.1.6 Numba的局限性 94
5.2 PyPy项目 95
5.2.1 安装PyPy 95
5.2.2 在PyPy中运行粒子模拟器 96
5.3 其他有趣的项目 97
5.4 小结 97
第6章 实现并发性 98
6.1 异步编程 98
6.1.1 等待I/O 99
6.1.2 并发 99
6.1.3 回调函数 101
6.1.4 future 104
6.1.5 事件循环 105
6.2 asyncio框架 108
6.2.1 协程 108
6.2.2 将阻塞代码转换为非阻塞代码 111
6.3 响应式编程 113
6.3.1 被观察者 113
6.3.2 很有用的运算符 115
6.3.3 hot被观察者和cold被观察者 118
6.3.4 打造CPU监视器 121
6.4 小结 123
第7章 并行处理 124
7.1 并行编程简介 124
7.2 使用多个进程 127
7.2.1 Process和Pool类 127
7.2.2 接口Executor 129
7.2.3 使用蒙特卡洛方法计算pi的近似值 130
7.2.4 同步和锁 132
7.3 使用OpenMP编写并行的Cython代码 134
7.4 并行自动化 136
7.4.1 Theano初步 137
7.4.2 Tensorflow 142
7.4.3 在GPU中运行代码 144
7.5 小结 146
第8章 分布式处理 148
8.1 分布式计算简介 148
8.2 Dask 151
8.2.1 有向无环图 151
8.2.2 Dask数组 152
8.2.3 Dask Bag和DataFrame 154
8.2.4 Dask distributed 158
8.3 使用PySpark 161
8.3.1 搭建Spark和PySpark环境 161
8.3.2 Spark架构 162
8.3.3 弹性分布式数据集 164
8.3.4 Spark DataFrame 168
8.4 使用mpi4py执行科学计算 169
8.5 小结 171
第9章 高性能设计 173
9.1 选择合适的策略 173
9.1.1 普通应用程序 174
9.1.2 数值计算代码 174
9.1.3 大数据 176
9.2 组织代码 176
9.3 隔离、虚拟环境和容器 178
9.3.1 使用conda环境 178
9.3.2 虚拟化和容器 179
9.4 持续集成 183
9.5 小结 184
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
《Python高性能(第2版)》的封面和书名就已经让我充满了好奇心。作为一个在实际项目中经常需要处理大量数据和复杂计算的开发者,我深知Python在某些方面确实存在性能上的挑战。我曾多次尝试优化我的Python代码,但往往陷入一种“知其然不知其所以然”的困境,知道要用某个库或某个技巧,但并不真正理解其背后的原理,也无法根据具体场景灵活运用。因此,我非常期待这本书能够为我提供一套系统性的解决方案。我希望能在这本书中找到关于如何选择合适的数据结构来优化内存使用和访问速度的详细指导,比如在什么情况下使用列表,什么情况下使用元组,又或者何时应该考虑更高效的集合类型。我同样对书中关于CPU密集型任务的优化方法非常感兴趣,例如如何利用Cython、Numba等工具将Python代码加速到接近C语言的水平,并且我希望书中能够详细讲解这些工具的使用方法、适用场景以及可能遇到的坑。除了加速计算,我对Python在I/O密集型任务中的性能优化也同样关注,比如如何使用异步IO(asyncio)来提高并发处理能力,或者如何通过多线程、多进程来充分利用多核CPU。我希望书中能够提供一些关于网络编程优化的具体案例,以及如何处理大量的并发网络连接。更重要的是,我希望这本书能够帮助我理解Python内部的运行机制,例如它的垃圾回收机制、内存分配方式,以及GIL对多线程的影响,这样我才能从根本上理解性能问题的根源,并找到最有效的解决方案。我希望这本书能成为我提升Python开发技能的“武功秘籍”。
终于拿到了这本《Python高性能(第2版)》!作为一名多年Python开发者,我一直在寻找能够帮助我提升代码效率和优化性能的宝贵资料。这本书的名字本身就充满了吸引力,让我对它寄予厚望。迫不及待地打开包装,触感和装帧都给我留下了深刻的印象,这是一种能让人感受到书籍本身重量和价值的扎实工艺。我是一名对代码的底层运作原理有着浓厚兴趣的开发者,总觉得Python在某些场景下还能有更大的潜力被挖掘,而这本书的出现,恰好满足了我这种“不满足于现状”的心态。我希望这本书能够为我揭示那些隐藏在Python优雅语法之下的性能秘密,让我在面对大型项目、处理海量数据或者构建高并发服务时,能够更加得心应手。我非常期待它能够提供一些切实可行、经过实践检验的优化技巧和方法论,而不是那些空泛的理论。比如,它是否会深入探讨GIL(全局解释器锁)的本质,以及如何在多线程或多进程环境下绕过它的限制?它是否会介绍一些高级的内存管理策略,以减少不必要的开销?它是否会引导我学习一些能够直接与C语言交互的技巧,从而在关键性能瓶颈处获得飞跃?这些都是我特别关注的方面。我更希望这本书能够不仅仅是“知其然”,更能“知其所以然”,让我明白为什么这些优化方法有效,它们背后的原理是什么,这样我才能举一反三,在未来的开发中不断创新。我对这本书的第一个期望,就是它能帮助我从一个“会用Python”的开发者,晋升为一个“精通Python性能”的专家,让我在技术栈上更具竞争力。
《Python高性能(第2版)》这本书的名号,让我毫不犹豫地将其收入囊中。我一直以来都对Python在性能方面的潜力充满好奇,也曾尝试过一些基础的优化方法,但总感觉停留在“表面功夫”。我迫切地希望这本书能够带领我深入Python的“内功心法”,让我能够真正理解并掌握提升代码效率的精髓。我非常期待书中能够详细讲解Python的内存模型,包括对象是如何在内存中存储的,以及垃圾回收机制的工作原理,因为我认为对内存的精细控制是实现高性能的关键。我同样对书中关于选择和使用合适的数据结构来优化性能的章节抱有极高的期望,比如如何根据访问频率、存储需求等因素来选择列表、集合、字典,或者更高级的数据结构,并了解它们在时间复杂度和空间复杂度上的优劣。此外,我对于书中关于CPU密集型任务的优化方法也非常感兴趣,特别是如何利用Cython、Numba等工具来加速Python代码的执行,以及如何在代码中准确地定位性能瓶颈,并有针对性地进行优化。我希望书中能够提供清晰的教程和实用的技巧,让我能够快速上手这些工具,并将其应用到我的实际项目中。我更希望这本书能够帮助我理解Python的并发和并行模型,特别是如何有效地利用多线程、多进程以及异步IO来提高程序的吞 দক্ষতা,以及如何应对GIL带来的挑战。这本书的价值,在于它能够让我从一个“知道Python能做什么”的开发者,变成一个“知道如何让Python做得更好”的开发者。
拿到《Python高性能(第2版)》这本书,我的内心其实是既期待又有些忐忑的。期待是因为我一直以来在Python开发中都遇到过一些瓶颈,尤其是在处理需要极高响应速度的场景时,总感觉Python的“慢”是一个难以逾越的鸿沟。我希望这本书能够提供一些“黑魔法”,让我能够突破这些限制。而忐忑是因为,市面上关于Python性能优化的书籍并不少,但很多都只是停留在表面,或者是一些非常基础的、大家都知道的技巧,比如使用列表推导式代替循环。我真正需要的是能够深入到底层,解析Python解释器的工作机制,以及如何利用更高级的工具和技术来榨干Python的每一分性能。我尤其关心书中是否会对NumPy、Pandas等科学计算库的底层优化原理进行讲解,因为这些库在数据科学领域至关重要,理解它们的性能优势能够让我更好地利用它们。此外,我非常好奇这本书是否会涉及一些并发和并行编程的进阶话题,比如asyncio的深度解析,或者如何在Python中有效地利用多核CPU资源,以及各种并行策略的优缺点和适用场景。如果这本书能够提供一些关于性能分析工具(如cProfile, line_profiler)的实战教程,并教我如何解读它们的输出,从而精准定位性能问题,那将是无价之宝。我希望这本书的作者能够用清晰易懂的语言,结合丰富的代码示例,将那些复杂的概念一一阐述清楚,让我能够真正理解并掌握这些优化技巧,而不是简单地复制粘贴代码。我更希望这本书能引导我建立一种“性能思维”,在日常的开发过程中就能考虑代码的效率,而不是等到出现问题再去亡羊补牢。
对于《Python高性能(第2版)》这本书,我怀着无比的期待。在我的职业生涯中,Python以其简洁的语法和丰富的库,极大地提高了我的开发效率。然而,随着项目规模的增长和对实时性的要求越来越高,我逐渐意识到了Python在性能方面的局限性。我希望这本书能为我揭示那些能够显著提升Python代码执行速度的“秘密武器”。我特别想了解书中是否会深入剖析Python解释器的内部工作原理,比如它的字节码编译、对象模型以及内存管理机制,因为我坚信对底层机制的理解是进行高效优化的关键。我非常期待书中能够提供关于如何优化数据结构的使用的指导,比如在不同的场景下,列表、元组、集合、字典等数据结构在性能上的差异,以及如何选择最适合当前任务的数据结构。此外,我对于书中关于并发和并行编程的深入探讨也充满兴趣。我希望能够学习如何有效地利用Python的多线程、多进程和异步IO(asyncio)来处理I/O密集型和CPU密集型任务,以及如何避免GIL(全局解释器锁)对多线程性能的影响。我希望书中能够提供清晰的代码示例和详细的解释,说明如何在实际项目中应用这些技术,并能够帮助我理解它们背后的权衡和取舍。我更希望这本书能够帮助我建立一种“性能意识”,在编写代码的初期就能够考虑性能问题,而不是等到出现性能瓶颈后再去进行漫无目的的优化。这本书对我而言,不仅仅是一本技术手册,更是一种思维方式的引导。
《Python高性能(第2版)》这本书的出现,对我来说是一份迟来的礼物。作为一名在人工智能和机器学习领域工作的开发者,我每天都在与海量数据和复杂的计算模型打交道。Python无疑是这个领域的首选语言,但随之而来的性能挑战也是不容忽视的。我常常因为代码执行效率不高而苦恼,尤其是在训练大型模型或者进行大规模数据预处理时,运行时间会变得非常漫长。因此,我非常期待这本书能够为我提供一些行之有效的解决方案。我希望书中能够深入讲解如何在Python中高效地使用NumPy和Pandas,特别是如何利用它们的矢量化操作来避免显式的Python循环,从而获得数倍甚至数十倍的性能提升。我也特别关注书中是否会涉及将Python代码与C、C++或Fortran等底层语言结合使用的技术,比如使用Cython、ctypes、SWIG等工具来加速关键的计算部分,从而在性能和开发效率之间找到一个平衡点。此外,我对于书中关于内存管理和优化的讲解也充满期待,比如如何有效地使用生成器、迭代器来处理大型数据集,避免一次性将所有数据加载到内存中;如何理解Python的垃圾回收机制,并采取措施减少不必要的对象创建和引用。我希望这本书能教会我如何准确地评估代码的性能,并使用各种性能分析工具来定位瓶颈,然后有针对性地进行优化。我渴望在这本书中找到那些能让我事半功倍的“秘籍”,让我的AI模型训练更快,数据处理更高效,最终能够更好地应对工作中的各种挑战。
《Python高性能(第2版)》这本书,是我一直以来都在寻找的宝藏。在我的工作领域,尤其是在需要处理大规模数据集和进行复杂科学计算时,Python的性能瓶颈常常成为制约我效率的“绊脚石”。我迫切希望这本书能够为我提供系统性的解决方案,让我能够更好地驾驭Python,并挖掘出其真正的潜力。我非常期待书中能够深入探讨NumPy和Pandas等数据科学核心库的底层优化原理,理解它们是如何通过向量化操作、底层C/Fortran实现等方式实现高效计算的,这将帮助我更深刻地理解如何利用这些库来加速数据处理和分析。我同样对书中关于内存管理和优化的讲解充满期待,比如如何有效地使用迭代器、生成器来处理大型数据集,避免一次性将所有数据加载到内存中,以及如何理解Python的内存分配和垃圾回收机制,从而减少不必要的内存开销。我希望书中能够提供关于如何利用Cython、Numba等工具将Python代码加速到接近C语言水平的详细教程,并给出实用的应用场景和性能对比。此外,我对于书中关于并行计算的讲解也充满兴趣,特别是如何利用Python的标准库(如`multiprocessing`)或者第三方库来实现多进程、多线程的并行计算,以及如何理解和规避GIL带来的限制,从而充分利用多核CPU的优势。我希望这本书能够帮助我建立一种“性能导向”的开发习惯,让我在处理数据和进行计算时,能够始终保持对性能的关注,并找到最优雅、最高效的解决方案。
拿到《Python高性能(第2版)》这本书,我的内心涌现出一种强烈的学习欲望。我一直认为,Python的易用性和强大的生态系统使其成为一种非常受欢迎的语言,但同时,它在性能方面也常常受到诟病。我希望这本书能够帮助我克服这种“固有印象”,并证明Python同样可以在高性能要求的场景下大放异彩。我尤其期待书中能够深入探讨Python的数据模型和对象模型,理解对象在内存中的表示方式,以及对象创建和销毁的开销,这将有助于我更好地管理内存,避免不必要的资源浪费。我对书中关于算法和数据结构的优化应用也充满期待,希望它能展示如何在Python中选择最优的数据结构和算法,以实现最佳的时间复杂度和空间复杂度。例如,书中是否会对比不同排序算法在Python中的实际表现,并提供性能调优的建议?是否会讲解如何利用哈希表、树、图等数据结构来高效地解决实际问题?此外,我也非常关注书中关于并行计算的讲解,特别是如何有效地利用多核CPU来加速计算密集型任务,以及各种并行化策略(如多线程、多进程、协程)的优缺点和适用场景。我希望书中能够提供一些关于如何使用Python的标准库或第三方库来实现高效并行计算的实际示例,例如如何使用`multiprocessing`模块来绕过GIL的限制,或者如何利用`concurrent.futures`库来简化并行任务的管理。我更希望这本书能教会我如何进行系统的性能分析和调优,从定位性能瓶颈到实施优化方案,形成一个完整的闭环,真正将Python的性能提升到一个新的水平。
拿到《Python高性能(第2版)》这本书,我的心情无比激动。我是一名对Python底层机制充满好奇的开发者,总觉得Python不仅仅是一个高级语言,它背后一定蕴藏着更深层次的优化技巧。我希望这本书能够帮助我理解Python解释器是如何工作的,比如它的GIL(全局解释器锁)的原理,以及它对多线程编程的影响,这将有助于我更有效地利用多核CPU资源。我非常期待书中能够深入讲解Python的内存管理,包括对象创建、引用计数、垃圾回收等机制,以及如何在代码中进行精细的内存优化,以减少不必要的开销。我对书中关于数据结构和算法的性能优化应用也充满了期待,希望它能指导我如何选择最适合特定场景的数据结构,以及如何实现最优的算法,从而提升代码的执行效率。此外,我也非常关注书中关于外部库和扩展的集成,比如如何使用Cython、Numba等工具将Python代码加速到接近C语言的水平,或者如何与C/C++代码进行高效的交互,以解决性能瓶颈问题。我希望书中能够提供清晰的代码示例和详细的解释,让我能够理解这些高级技术的原理和应用方法。我更希望这本书能够帮助我形成一种“性能思维”,在日常的开发过程中就能够预见并解决潜在的性能问题,而不是等到问题出现后再去进行漫无目的的优化。这本书对我而言,是一次深入探索Python世界、提升自身技术实力的绝佳机会。
拿到《Python高性能(第2版)》这本书,我的内心充满了期待和求知欲。作为一名在Web开发领域摸爬滚打多年的工程师,我深知在处理高并发请求、海量用户数据时,Python的性能表现是至关重要的。虽然Python的开发效率极高,但它在某些场景下的“慢”也常常让我感到头疼。我希望这本书能够为我揭示那些能够显著提升Python代码在实际应用中性能的“秘诀”。我尤其关注书中是否会深入讲解如何优化Python Web框架(如Django, Flask)的性能,包括如何管理数据库连接、如何进行缓存策略、如何处理API请求的效率等等。我希望书中能够提供一些关于如何识别和解决Web应用中常见的性能瓶颈的实际案例和解决方案。此外,我对书中关于异步编程(asyncio)的深入讲解也非常感兴趣,我希望能理解asyncio的事件循环、协程、任务等核心概念,并学会如何在Web开发中使用asyncio来构建高性能的异步Web服务,从而应对大量的并发连接。我希望书中能够提供关于如何使用像Gunicorn, uWSGI等WSGI服务器来优化Python Web应用的部署和性能的指导。我更希望这本书能帮助我理解Python的GIL(全局解释器锁)是如何影响多线程性能的,以及在Web开发场景下,是应该选择多线程、多进程还是异步IO,并提供相应的最佳实践。我期待这本书能成为我优化Python Web开发性能的“宝典”,让我的应用响应更快,更能承受高并发的压力。