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Python中過程threading.Thread的應(yīng)用詳細(xì)說明

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  1.過程這個概念


  過程,有時候被稱作輕量級進(jìn)程(LightweightProcess,LWP),是程序執(zhí)行流的最低控制模塊。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過程由過程ID,現(xiàn)階段命令表針(PC),存儲器結(jié)合和局部變量構(gòu)成。此外,過程是過程里的一個實(shí)體線,被系統(tǒng)軟件多帶帶生產(chǎn)調(diào)度和分配的基本要素,過程自己并不有著服務(wù)器資源。


  2.threading.thread()簡單地應(yīng)用


  2.1加上過程能是程序執(zhí)行迅速


  pythod的thread模塊還是比較最底層的控制模塊,pythod的threading模塊是對thread做了很多包裝,能夠方便快捷被應(yīng)用。


  有一點(diǎn)在運(yùn)行時不可缺少的網(wǎng)絡(luò)資源,但是它能與同為1個進(jìn)度的其他線程共享過程所具有的所有網(wǎng)絡(luò)資源。


  import threading
  import time
  def saySorry():
  print("親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?")
  time.sleep(5)
  if __name__=="__main__":
  start_time1=time.time()
  for i in range(5):
  t=threading.Thread(target=saySorry)
  t.start()#啟動線程,即讓線程開始執(zhí)行
  end_time1=time.time()
  print(end_time1-start_time1)
  start_time2=time.time()
  for i in range(5):
  t=saySorry()
  end_time2=time.time()
  print(end_time2-start_time2)


  輸出為:


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  0.001995086669921875


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  親愛的,我錯了,我能吃飯了嗎?


  25.001766204833984


  2.2主線程會等待所有的子線程結(jié)束后才結(jié)束


  import threading
  from time import sleep,ctime
  def sing():
  for i in range(3):
  print("正在唱歌...%d"%i)
  sleep(1)
  def dance():
  for i in range(3):
  print("正在跳舞...%d"%i)
  sleep(1)
  if __name__=='__main__':
  print('---開始---:%s'%ctime())
  t1=threading.Thread(target=sing)
  t2=threading.Thread(target=dance)
  t1.start()
  t2.start()
  #sleep(5)#屏蔽此行代碼,試試看,程序是否會立馬結(jié)束?
  print('---結(jié)束---:%s'%ctime())


  輸出為:


  ---開始---:Mon Sep 28 14:42:09 2020


  正在唱歌...0


  正在跳舞...0---結(jié)束---:Mon Sep 28 14:42:09 2020


  正在唱歌...1


  正在跳舞...1


  正在唱歌...2


  正在跳舞...2


  如果釋放‘sleep(5)’,輸出為:


  ---開始---:Mon Sep 28 14:43:36 2020


  正在唱歌...0


  正在跳舞...0


  正在跳舞...1


  正在唱歌...1


  正在唱歌...2正在跳舞...2


  ---結(jié)束---:Mon Sep 28 14:43:41 2020


  3.查看線程數(shù)量


  import threading
  from time import sleep,ctime
  def sing():
  for i in range(3):
  print("正在唱歌...%d"%i)
  sleep(1)
  def dance():
  for i in range(3):
  print("正在跳舞...%d"%i)
  sleep(1)
  if __name__=='__main__':
  print('---開始---:%s'%ctime())
  t1=threading.Thread(target=sing)
  t2=threading.Thread(target=dance)
  t1.start()
  t2.start()
  while True:
  length=len(threading.enumerate())
  print('當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:%d'%length)
  if length<=1:
  break
  sleep(0.5)


  輸出為:


  ---開始---:Mon Sep 28 14:46:16 2020


  正在唱歌...0


  正在跳舞...0


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  正在唱歌...1


  正在跳舞...1當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  正在唱歌...2


  正在跳舞...2


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3


  當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:1


  4.線程參數(shù)及順序


  4.1傳遞參數(shù)的方法


  使用args傳遞參數(shù)threading.Thread(target=sing,args=(10,100,100))


  使用kwargs傳遞參數(shù)threading.Thread(target=sing,kwargs={“a”:10,“b”:100,“c”:100})


  同時使用args和kwargs傳遞參數(shù)threading.Thread(target=sing,args=(10,),kwargs={“b”:100,“c”:100})


  4.2線程的執(zhí)行順序


  import threading
  import time
  def sing():
  for i in range(5):
  print("我是sing")
  time.sleep(1)
  def dance():
  for i in range(5):
  print("我是dance")
  time.sleep(1)
  if __name__=='__main__':
  #創(chuàng)建兩個子線程
  t1=threading.Thread(target=sing)
  t2=threading.Thread(target=dance)
  #啟動子線程
  t1.start()
  t2.start()


  輸出為:


  我是sing


  我是dance


  我是sing


  我是dance


  我是dance


  我是sing


  我是dance我是sing


  我是sing


  我是dance


  說明:


  從代碼和執(zhí)行結(jié)果我們可以看出,多線程程序的執(zhí)行順序是不確定的。當(dāng)執(zhí)行到sleep語句時,線程將被阻塞(Blocked),到sleep結(jié)束后,線程進(jìn)入就緒(Runnable)狀態(tài),等待調(diào)度。而線程調(diào)度將自行選擇一個線程執(zhí)行。上面的代碼中只能保證每個線程都運(yùn)行完整個run函數(shù),但是線程的啟動順序、run函數(shù)中每次循環(huán)的執(zhí)行順序都不能確定。


  5.守護(hù)線程


  守護(hù)線程:如果在程序中將子線程設(shè)置為守護(hù)線程,則該子線程會在主線程結(jié)束時自動退出,設(shè)置方式為thread.setDaemon(True),要在thread.start()之前設(shè)置,默認(rèn)是false的,也就是主線程結(jié)束時,子線程依然在執(zhí)行。


  5.1如下代碼,主線程已經(jīng)exit()【其實(shí)并沒有真正結(jié)束】,子線程還在繼續(xù)執(zhí)行


  import threading
  import time
  def test():
  for i in range(7):
  print("test is run:",i)
  time.sleep(1)
  if __name__=='__main__':
  #創(chuàng)建子線程
  t1=threading.Thread(target=test)
  #啟動子線程
  t1.start()
  #休眠2秒
  time.sleep(2)
  print("我OVER了")
  #退出
  exit()


  輸出為:


  test is run:0


  test is run:1


  我OVER了


  test is run:2


  test is run:3


  test is run:4


  test is run:5


  test is run:6


  5.2設(shè)置守護(hù)線程


  為線程設(shè)置守護(hù),如果主線程結(jié)束,子線程也隨之結(jié)束。


  import threading
  import time
  def test():
  for i in range(7):
  print("test is run:",i)
  time.sleep(1)
  if __name__=='__main__':
  #創(chuàng)建子線程
  t1=threading.Thread(target=test)
  #設(shè)置線程保護(hù)
  t1.setDaemon(True)
  #啟動子線程
  t1.start()
  #休眠2秒
  time.sleep(2)
  print("我OVER了")
  #退出
  exit()
  輸出為:
  test is run:0
  test is run:1
  我OVER了
  參考代碼
  import threading
  from threading import Lock,Thread
  import time,os
  '''


  python多線程詳解


  什么是線程?


  線程也叫輕量級進(jìn)程,是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位,它被包涵在進(jìn)程之中,是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。


  線程自己不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點(diǎn)兒在運(yùn)行中必不可少的資源,但它可與同屬一個進(jìn)程的其他線程共享進(jìn)程所


  擁有的全部資源。一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程,同一個進(jìn)程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行


  '''


  '''


  為什么要使用多線程?


  線程在程序中是獨(dú)立的、并發(fā)的執(zhí)行流。與分隔的進(jìn)程相比,進(jìn)程中線程之間的隔離程度要小,它們共享內(nèi)存、文件句柄


  和其他進(jìn)程應(yīng)有的狀態(tài)。


  因?yàn)榫€程的劃分尺度小于進(jìn)程,使得多線程程序的并發(fā)性高。進(jìn)程在執(zhí)行過程之中擁有獨(dú)立的內(nèi)存單元,而多個線程共享


  內(nèi)存,從而極大的提升了程序的運(yùn)行效率。


  線程比進(jìn)程具有更高的性能,這是由于同一個進(jìn)程中的線程都有共性,多個線程共享一個進(jìn)程的虛擬空間。線程的共享環(huán)境


  包括進(jìn)程代碼段、進(jìn)程的共有數(shù)據(jù)等,利用這些共享的數(shù)據(jù),線程之間很容易實(shí)現(xiàn)通信。


  操作系統(tǒng)在創(chuàng)建進(jìn)程時,必須為改進(jìn)程分配獨(dú)立的內(nèi)存空間,并分配大量的相關(guān)資源,但創(chuàng)建線程則簡單得多。因此,使用多線程


  來實(shí)現(xiàn)并發(fā)比使用多進(jìn)程的性能高得要多。


  '''


  '''


  總結(jié)起來,使用多線程編程具有如下幾個優(yōu)點(diǎn):


  進(jìn)程之間不能共享內(nèi)存,但線程之間共享內(nèi)存非常容易。


  操作系統(tǒng)在創(chuàng)建進(jìn)程時,需要為該進(jìn)程重新分配系統(tǒng)資源,但創(chuàng)建線程的代價則小得多。因此使用多線程來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行比使用多進(jìn)程的效率高


  python語言內(nèi)置了多線程功能支持,而不是單純地作為底層操作系統(tǒng)的調(diào)度方式,從而簡化了python的多線程編程。


  '''
  '''
  普通創(chuàng)建方式
  '''
  #def run(n):
  #print('task',n)
  #time.sleep(1)
  #print('2s')
  #time.sleep(1)
  #print('1s')
  #time.sleep(1)
  #print('0s')
  #time.sleep(1)
  #
  #if __name__=='__main__':
  #t1=threading.Thread(target=run,args=('t1',))#target是要執(zhí)行的函數(shù)名(不是函數(shù)),args是函數(shù)對應(yīng)的參數(shù),以元組的形式存在
  #t2=threading.Thread(target=run,args=('t2',))
  #t1.start()
  #t2.start()
  '''
  自定義線程:繼承threading.Thread來定義線程類,其本質(zhì)是重構(gòu)Thread類中的run方法
  '''
  #class MyThread(threading.Thread):
  #def __init__(self,n):
  #super(MyThread,self).__init__()#重構(gòu)run函數(shù)必須寫
  #self.n=n
  #
  #def run(self):
  #print('task',self.n)
  #time.sleep(1)
  #print('2s')
  #time.sleep(1)
  #print('1s')
  #time.sleep(1)
  #print('0s')
  #time.sleep(1)
  #
  #if __name__=='__main__':
  #t1=MyThread('t1')
  #t2=MyThread('t2')
  #t1.start()
  #t2.start()
  '''


  守護(hù)線程


  下面這個例子,這里使用setDaemon(True)把所有的子線程都變成了主線程的守護(hù)線程,


  因此當(dāng)主線程結(jié)束后,子線程也會隨之結(jié)束,所以當(dāng)主線程結(jié)束后,整個程序就退出了。


  所謂'線程守護(hù)',就是主線程不管該線程的執(zhí)行情況,只要是其他子線程結(jié)束且主線程執(zhí)行完畢,主線程都會關(guān)閉。也就是說:主線程不等待該守護(hù)線程的執(zhí)行完再去關(guān)閉。


  '''
  #def run(n):
  #print('task',n)
  #time.sleep(1)
  #print('3s')
  #time.sleep(1)
  #print('2s')
  #time.sleep(1)
  #print('1s')
  #
  #if __name__=='__main__':
  #t=threading.Thread(target=run,args=('t1',))
  #t.setDaemon(True)
  #t.start()
  #print('end')
  '''
  通過執(zhí)行結(jié)果可以看出,設(shè)置守護(hù)線程之后,當(dāng)主線程結(jié)束時,子線程也將立即結(jié)束,不再執(zhí)行
  '''
  '''
  主線程等待子線程結(jié)束
  為了讓守護(hù)線程執(zhí)行結(jié)束之后,主線程再結(jié)束,我們可以使用join方法,讓主線程等待子線程執(zhí)行
  '''
  #def run(n):
  #print('task',n)
  #time.sleep(2)
  #print('5s')
  #time.sleep(2)
  #print('3s')
  #time.sleep(2)
  #print('1s')
  #if __name__=='__main__':
  #t=threading.Thread(target=run,args=('t1',))
  #t.setDaemon(True)#把子線程設(shè)置為守護(hù)線程,必須在start()之前設(shè)置
  #t.start()
  #t.join()#設(shè)置主線程等待子線程結(jié)束
  #print('end')
  '''
  多線程共享全局變量
  線程時進(jìn)程的執(zhí)行單元,進(jìn)程時系統(tǒng)分配資源的最小執(zhí)行單位,所以在同一個進(jìn)程中的多線程是共享資源的
  '''
  #g_num=100
  #def work1():
  #global g_num
  #for i in range(3):
  #g_num+=1
  #print('in work1 g_num is:%d'%g_num)
  #
  #def work2():
  #global g_num
  #print('in work2 g_num is:%d'%g_num)
  #
  #if __name__=='__main__':
  #t1=threading.Thread(target=work1)
  #t1.start()
  #time.sleep(1)
  #t2=threading.Thread(target=work2)
  #t2.start()
  '''
  由于線程之間是進(jìn)行隨機(jī)調(diào)度,并且每個線程可能只執(zhí)行n條執(zhí)行之后,當(dāng)多個線程同時修改同一條數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)臟數(shù)據(jù),
  所以出現(xiàn)了線程鎖,即同一時刻允許一個線程執(zhí)行操作。線程鎖用于鎖定資源,可以定義多個鎖,像下面的代碼,當(dāng)需要獨(dú)占
  某一個資源時,任何一個鎖都可以鎖定這個資源,就好比你用不同的鎖都可以把這個相同的門鎖住一樣。
  由于線程之間是進(jìn)行隨機(jī)調(diào)度的,如果有多個線程同時操作一個對象,如果沒有很好地保護(hù)該對象,會造成程序結(jié)果的不可預(yù)期,
  我們因此也稱為“線程不安全”。
  為了防止上面情況的發(fā)生,就出現(xiàn)了互斥鎖(Lock)
  '''
  #def work():
  #global n
  #lock.acquire()
  #temp=n
  #time.sleep(0.1)
  #n=temp-1
  #lock.release()
  #
  #
  #if __name__=='__main__':
  #lock=Lock()
  #n=100
  #l=[]
  #for i in range(100):
  #p=Thread(target=work)
  #l.append(p)
  #p.start()
  #for p in l:
  #p.join()
  '''
  遞歸鎖:RLcok類的用法和Lock類一模一樣,但它支持嵌套,在多個鎖沒有釋放的時候一般會使用RLock類
  '''
  #def func(lock):
  #global gl_num
  #lock.acquire()
  #gl_num+=1
  #time.sleep(1)
  #print(gl_num)
  #lock.release()
  #
  #
  #if __name__=='__main__':
  #gl_num=0
  #lock=threading.RLock()
  #for i in range(10):
  #t=threading.Thread(target=func,args=(lock,))
  #t.start()
  '''
  信號量(BoundedSemaphore類)
  互斥鎖同時只允許一個線程更改數(shù)據(jù),而Semaphore是同時允許一定數(shù)量的線程更改數(shù)據(jù),比如廁所有3個坑,
  那最多只允許3個人上廁所,后面的人只能等里面有人出來了才能再進(jìn)去
  '''
  #def run(n,semaphore):
  #semaphore.acquire()#加鎖
  #time.sleep(3)
  #print('run the thread:%sn'%n)
  #semaphore.release()#釋放
  #
  #
  #if __name__=='__main__':
  #num=0
  #semaphore=threading.BoundedSemaphore(5)#最多允許5個線程同時運(yùn)行
  #for i in range(22):
  #t=threading.Thread(target=run,args=('t-%s'%i,semaphore))
  #t.start()
  #while threading.active_count()!=1:
  #pass
  #else:
  #print('----------all threads done-----------')
  '''
  python線程的事件用于主線程控制其他線程的執(zhí)行,事件是一個簡單的線程同步對象,其主要提供以下的幾個方法:
  clear將flag設(shè)置為False
  set將flag設(shè)置為True
  is_set判斷是否設(shè)置了flag
  wait會一直監(jiān)聽flag,如果沒有檢測到flag就一直處于阻塞狀態(tài)
  事件處理的機(jī)制:全局定義了一個Flag,當(dāng)Flag的值為False,那么event.wait()就會阻塞,當(dāng)flag值為True,
  那么event.wait()便不再阻塞
  '''
  event=threading.Event()
  def lighter():
  count=0
  event.set()#初始者為綠燈
  while True:
  if 5<count<=10:
  event.clear()#紅燈,清除標(biāo)志位
  print("33[41;lmred light is on...33[0m]")
  elif count>10:
  event.set()#綠燈,設(shè)置標(biāo)志位
  count=0
  else:
  print('33[42;lmgreen light is on...33[0m')
  time.sleep(1)
  count+=1
  def car(name):
  while True:
  if event.is_set():#判斷是否設(shè)置了標(biāo)志位
  print('[%s]running.....'%name)
  time.sleep(1)
  else:
  print('[%s]sees red light,waiting...'%name)
  event.wait()
  print('[%s]green light is on,start going...'%name)
  #startTime=time.time()
  light=threading.Thread(target=lighter,)
  light.start()
  car=threading.Thread(target=car,args=('MINT',))
  car.start()
  endTime=time.time()
  #print('用時:',endTime-startTime)
  '''


  GIL全局解釋器


  在非python環(huán)境中,單核情況下,同時只能有一個任務(wù)執(zhí)行。多核時可以支持多個線程同時執(zhí)行。但是在python中,無論有多少個核


  同時只能執(zhí)行一個線程。究其原因,這就是由于GIL的存在導(dǎo)致的。


  GIL的全程是全局解釋器,來源是python設(shè)計(jì)之初的考慮,為了數(shù)據(jù)安全所做的決定。某個線程想要執(zhí)行,必須先拿到GIL,我們可以


  把GIL看做是“通行證”,并且在一個python進(jìn)程之中,GIL只有一個。拿不到線程的通行證,并且在一個python進(jìn)程中,GIL只有一個,


  拿不到通行證的線程,就不允許進(jìn)入CPU執(zhí)行。GIL只在cpython中才有,因?yàn)閏python調(diào)用的是c語言的原生線程,所以他不能直接操


  作cpu,而只能利用GIL保證同一時間只能有一個線程拿到數(shù)據(jù)。而在pypy和jpython中是沒有GIL的


  python在使用多線程的時候,調(diào)用的是c語言的原生過程。


  '''


  '''


  python針對不同類型的代碼執(zhí)行效率也是不同的


  1、CPU密集型代碼(各種循環(huán)處理、計(jì)算等),在這種情況下,由于計(jì)算工作多,ticks技術(shù)很快就會達(dá)到閥值,然后出發(fā)GIL的


  釋放與再競爭(多個線程來回切換當(dāng)然是需要消耗資源的),所以python下的多線程對CPU密集型代碼并不友好。


  2、IO密集型代碼(文件處理、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等設(shè)計(jì)文件讀寫操作),多線程能夠有效提升效率(單線程下有IO操作會進(jìn)行IO等待,


  造成不必要的時間浪費(fèi),而開啟多線程能在線程A等待時,自動切換到線程B,可以不浪費(fèi)CPU的資源,從而能提升程序的執(zhí)行


  效率)。所以python的多線程對IO密集型代碼比較友好。


  '''


  '''


  主要要看任務(wù)的類型,我們把任務(wù)分為I/O密集型和計(jì)算密集型,而多線程在切換中又分為I/O切換和時間切換。如果任務(wù)屬于是I/O密集型,


  若不采用多線程,我們在進(jìn)行I/O操作時,勢必要等待前面一個I/O任務(wù)完成后面的I/O任務(wù)才能進(jìn)行,在這個等待的過程中,CPU處于等待


  狀態(tài),這時如果采用多線程的話,剛好可以切換到進(jìn)行另一個I/O任務(wù)。這樣就剛好可以充分利用CPU避免CPU處于閑置狀態(tài),提高效率。但是


  如果多線程任務(wù)都是計(jì)算型,CPU會一直在進(jìn)行工作,直到一定的時間后采取多線程時間切換的方式進(jìn)行切換線程,此時CPU一直處于工作狀態(tài),


  此種情況下并不能提高性能,相反在切換多線程任務(wù)時,可能還會造成時間和資源的浪費(fèi),導(dǎo)致效能下降。這就是造成上面兩種多線程結(jié)果不能的解釋。


  結(jié)論:I/O密集型任務(wù),建議采取多線程,還可以采用多進(jìn)程+協(xié)程的方式(例如:爬蟲多采用多線程處理爬取的數(shù)據(jù));對于計(jì)算密集型任務(wù),python此時就不適用了。


  '''


  綜上所述,這篇文章就給大家介紹到這里了,希望可以給大家?guī)韼椭?/p>

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