python多線程、鎖、event事件機制的簡單使用

lowett 發(fā)布于2019-07-30 16:22 / 3567人閱讀

摘要：從調(diào)用方法啟動線程，到方法執(zhí)行完畢或遇到未處理異常而中斷這段時間內(nèi)，線程是激活的調(diào)用將會使主調(diào)線程堵塞，直到被調(diào)用線程運行結(jié)束或超時。對象實現(xiàn)了簡單的線程通信機制，它提供了設(shè)置信號，清除信號，等待等用于實現(xiàn)線程間的通信。

線程和進程

1、線程共享創(chuàng)建它的進程的地址空間,進程有自己的地址空間2、線程可以訪問進程所有的數(shù)據(jù)，線程可以相互訪問
3、線程之間的數(shù)據(jù)是獨立的
4、子進程復(fù)制線程的數(shù)據(jù)
5、子進程啟動后是獨立的 ，父進程只能殺掉子進程，而不能進行數(shù)據(jù)交換
6、修改線程中的數(shù)據(jù)，都是會影響其他的線程，而對于進程的更改，不會影響子進程

threading.Thread

Thread 是threading模塊中最重要的類之一，可以使用它來創(chuàng)建線程。有兩種方式來創(chuàng)建線程：一種是通過繼承Thread類，重寫它的run方法；另一種是創(chuàng)建一個threading.Thread對象，在它的初始化函數(shù)（__init__）中將可調(diào)用對象作為參數(shù)傳入。

先來看看通過繼承threading.Thread類來創(chuàng)建線程的例子：

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, arg):
        # super(MyThread, self).__init__() # 新式類繼承原有方法寫法
        threading.Thread.__init__(self)
        self.arg = arg

    def run(self):
        time.sleep(2)
        print(self.arg)

for i in range(10):
    thread = MyThread(i)
    print(thread.name)
    thread.start()

另外一種創(chuàng)建線程的方法：

import threading
import time

def process(arg):
    time.sleep(2)
    print(arg)

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=process, args=(i,))
    print(t.name)
    t.start()

Thread類還定義了以下常用方法與屬性：

Thread.getName() 獲取線程名稱
Thread.setName() 設(shè)置線程名稱
Thread.name 線程名稱Thread.ident  獲取線程的標識符。線程標識符是一個非零整數(shù)，只有在調(diào)用了start()方法之后該屬性才有效，否則它只返回None
判斷線程是否是激活的（alive）。從調(diào)用start()方法啟動線程，到run()方法執(zhí)行完畢或遇到未處理異常而中斷 這段時間內(nèi)，線程是激活的
Thread.is_alive()  
Thread.isAlive()
Thread.join([timeout]) 調(diào)用Thread.join將會使主調(diào)線程堵塞，直到被調(diào)用線程運行結(jié)束或超時。參數(shù)timeout是一個數(shù)值類型，表示超時時間，如果未提供該參數(shù)，那么主調(diào)線程將一直堵塞到被調(diào)線程結(jié)束

Python GIL(Global Interpreter Lock)

GIL并不是Python的特性，它是在實現(xiàn)Python解析器(CPython)時所引入的一個概念。就好比C++是一套語言（語法）標準，但是可以用不同的編譯器來編譯成可執(zhí)行代碼。有名的編譯器例如GCC，INTEL C++，Visual C++等。Python也一樣，同樣一段代碼可以通過CPython，PyPy，Psyco等不同的Python執(zhí)行環(huán)境來執(zhí)行。像其中的JPython就沒有GIL。然而因為CPython是大部分環(huán)境下默認的Python執(zhí)行環(huán)境。所以在很多人的概念里CPython就是Python，也就想當(dāng)然的把GIL歸結(jié)為Python語言的缺陷。所以這里要先明確一點：GIL并不是Python的特性，Python完全可以不依賴于GIL。

線程鎖的使用：

# 鎖：GIL 全局解釋器 它是為了保證線程在運行過程中不被搶占
number = 0
lock = threading.RLock()    # 創(chuàng)建鎖


def run(num):
    lock.acquire()  # 加鎖
    global number
    number += 1
    print(number)
    time.sleep(2)
    lock.release()  # 釋放鎖

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=run, args=(i, ))
    t.start()

Join & Daemon

主線程A中，創(chuàng)建了子線程B，并且在主線程A中調(diào)用了B.setDaemon(),這個的意思是，把主線程A設(shè)置為守護線程，這時候，要是主線程A執(zhí)行結(jié)束了，就不管子線程B是否完成,一并和主線程A退出.這就是setDaemon方法的含義，這基本和join是相反的。此外，還有個要特別注意的：必須在start() 方法調(diào)用之前設(shè)置，如果不設(shè)置為守護線程，程序會被無限掛起。

class MyThread1(threading.Thread):
    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self)

    def run(self):
        print("thread start")
        time.sleep(3)
        print("thread end")

print("main start")
thread1 = MyThread1()
# thread1.setDaemon(True)     # 設(shè)置子線程是否跟隨主線程一起結(jié)束
thread1.start()
time.sleep(1)
print("satrt join")
# thread1.join()    # 使主線程阻塞，直至子線程運行完畢再繼續(xù)主線程
print("end join")

def run(n):
    print("[%s]------running----
" % n)
    time.sleep(2)
    print("--done--")


def main():
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run, args=[i,])
        t.start()
        # t.join()
        print("starting thread", t.getName())


m = threading.Thread(target=main,args=[])
# m.setDaemon(True)  # 將主線程設(shè)置為Daemon線程,它退出時,其它子線程會同時退出,不管是否執(zhí)行完任務(wù)
m.start()
# m.join()    # 使主線程阻塞，直至子線程運行完畢再繼續(xù)主線程
print("---main thread done----")

線程鎖(互斥鎖Mutex)

一個進程下可以啟動多個線程，多個線程共享父進程的內(nèi)存空間，也就意味著每個線程可以訪問同一份數(shù)據(jù)，此時，如果2個線程同時要修改同一份數(shù)據(jù)，會出現(xiàn)什么狀況？

num = 100  # 設(shè)定一個共享變量

def subNum():
    global num # 在每個線程中都獲取這個全局變量
    print("--get num:", num)
    time.sleep(2)
    num -= 1 # 對此公共變量進行-1操作

thread_list = []
for i in range(100):
    t = threading.Thread(target=subNum)
    t.start()
    thread_list.append(t)

for t in thread_list: # 等待所有線程執(zhí)行完畢
    t.join()

print("final num:", num)

# 加鎖版本

def subNum():
    global num  # 在每個線程中都獲取這個全局變量
    print("--get num:", num)
    time.sleep(1)
    lock.acquire()  # 修改數(shù)據(jù)前加鎖
    num -= 1  # 對此公共變量進行-1操作
    lock.release()  # 修改后釋放


num = 100  # 設(shè)定一個共享變量
thread_list = []
lock = threading.Lock()  # 生成全局鎖
for i in range(100):
    t = threading.Thread(target=subNum)
    t.start()
    thread_list.append(t)

for t in thread_list:  # 等待所有線程執(zhí)行完畢
    t.join()

print("final num:", num)

Rlock與Lock的區(qū)別：

RLock允許在同一線程中被多次acquire。而Lock卻不允許這種情況。否則會出現(xiàn)死循環(huán)，程序不知道解哪一把鎖。注意：如果使用RLock，那么acquire和release必須成對出現(xiàn)，即調(diào)用了n次acquire，必須調(diào)用n次的release才能真正釋放所占用的鎖

Events

Python提供了Event對象用于線程間通信，它是由線程設(shè)置的信號標志，如果信號標志位真，則其他線程等待直到信號接觸。Event對象實現(xiàn)了簡單的線程通信機制，它提供了設(shè)置信號，清除信號，等待等用于實現(xiàn)線程間的通信。
event = threading.Event() 創(chuàng)建一個event
1 設(shè)置信號
event.set()
使用Event的set（）方法可以設(shè)置Event對象內(nèi)部的信號標志為真。Event對象提供了isSet（）方法來判斷其內(nèi)部信號標志的狀態(tài)。
當(dāng)使用event對象的set（）方法后，isSet（）方法返回真
2 清除信號
event.clear()
使用Event對象的clear（）方法可以清除Event對象內(nèi)部的信號標志，即將其設(shè)為假，當(dāng)使用Event的clear方法后，isSet()方法返回假
3 等待
event.wait()
Event對象wait的方法只有在內(nèi)部信號為真的時候才會很快的執(zhí)行并完成返回。當(dāng)Event對象的內(nèi)部信號標志位假時，
則wait方法一直等待到其為真時才返回。也就是說必須set新號標志位真

def do(event):
    print("start")
    event.wait()
    print("execute")

event_obj = threading.Event()
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=do, args=(event_obj,))
    t.start()

event_obj.clear()
inp = input("輸入內(nèi)容:")
if inp == "true":
    event_obj.set()