Python线程指南(线程的:原理、管理、多线程、实例) 蔚落 2021-09-26 12:42 293阅读 0赞 转载自博客园的[AstralWind][],http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/06/26/1765808.html ![Center][] ## 1. 线程基础 ## ### 1.1. 线程状态 ### 线程有5种状态,状态转换的过程如下图所示: ![thread\_stat\_simple][thread_stat_simple] ### 1.2. 线程同步(锁) ### 多线程的优势在于可以同时运行多个任务(至少感觉起来是这样)。但是当线程需要共享数据时,可能存在数据不同步的问题。考虑这样一种情况:一个列表里所有元素都是0,线程"set"从后向前把所有元素改成1,而线程"print"负责从前往后读取列表并打印。那么,可能线程"set"开始改的时候,线程"print"便来打印列表了,输出就成了一半0一半1,这就是数据的不同步。为了避免这种情况,引入了锁的概念。 锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如"set"要访问共享数据时,必须先获得锁定;如果已经有别的线程比如"print"获得锁定了,那么就让线程"set"暂停,也就是同步阻塞;等到线程"print"访问完毕,释放锁以后,再让线程"set"继续。经过这样的处理,打印列表时要么全部输出0,要么全部输出1,不会再出现一半0一半1的尴尬场面。 线程与锁的交互如下图所示: ![thread\_lock][thread_lock] ### 1.3. 线程通信(条件变量) ### 然而还有另外一种尴尬的情况:列表并不是一开始就有的;而是通过线程"create"创建的。如果"set"或者"print" 在"create"还没有运行的时候就访问列表,将会出现一个异常。使用锁可以解决这个问题,但是"set"和"print"将需要一个无限循环——他们不知道"create"什么时候会运行,让"create"在运行后通知"set"和"print"显然是一个更好的解决方案。于是,引入了条件变量。 条件变量允许线程比如"set"和"print"在条件不满足的时候(列表为None时)等待,等到条件满足的时候(列表已经创建)发出一个通知,告诉"set" 和"print"条件已经有了,你们该起床干活了;然后"set"和"print"才继续运行。 线程与条件变量的交互如下图所示: ![thread\_condition\_wait][thread_condition_wait] ![thread\_condition\_notify][thread_condition_notify] ### 1.4. 线程运行和阻塞的状态转换 ### 最后看看线程运行和阻塞状态的转换。 ![thread\_stat][thread_stat] 阻塞有三种情况: 同步阻塞是指处于竞争锁定的状态,线程请求锁定时将进入这个状态,一旦成功获得锁定又恢复到运行状态; 等待阻塞是指等待其他线程通知的状态,线程获得条件锁定后,调用“等待”将进入这个状态,一旦其他线程发出通知,线程将进入同步阻塞状态,再次竞争条件锁定; 而其他阻塞是指调用time.sleep()、anotherthread.join()或等待IO时的阻塞,这个状态下线程不会释放已获得的锁定。 tips: 如果能理解这些内容,接下来的主题将是非常轻松的;并且,这些内容在大部分流行的编程语言里都是一样的。(意思就是非看懂不可 >\_< 嫌作者水平低找别人的教程也要看懂) ## 2. thread ## Python通过两个标准库thread和threading提供对线程的支持。thread提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div> <div> 30 </div> <div> 31 </div> <div> 32 </div> <div> 33 </div> <div> 34 </div> <div> 35 </div> <div> 36 </div> <div> 37 </div> <div> 38 </div> <div> 39 </div> <div> 40 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>thread</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code># 一个用于在线程中执行的函数</code> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code>for</code> <code>i </code> <code>in</code> <code>range</code> <code>(</code> <code>5</code> <code>):</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'func'</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>1</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 结束当前线程</code> </div> <div> <code> </code> <code># 这个方法与thread.exit_thread()等价</code> </div> <div> <code> </code> <code>thread.exit()</code> <code># 当func返回时,线程同样会结束</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code># 启动一个线程,线程立即开始运行</code> </div> <div> <code># 这个方法与thread.start_new_thread()等价</code> </div> <div> <code># 第一个参数是方法,第二个参数是方法的参数</code> </div> <div> <code>thread.start_new(func, ())</code> <code># 方法没有参数时需要传入空tuple</code> </div> <div> </div> <div> <code># 创建一个锁(LockType,不能直接实例化)</code> </div> <div> <code># 这个方法与thread.allocate_lock()等价</code> </div> <div> <code>lock </code> <code>=</code> <code>thread.allocate()</code> </div> <div> </div> <div> <code># 判断锁是锁定状态还是释放状态</code> </div> <div> <code>print</code> <code>lock.locked()</code> </div> <div> </div> <div> <code># 锁通常用于控制对共享资源的访问</code> </div> <div> <code>count </code> <code>=</code> <code>0</code> </div> <div> </div> <div> <code># 获得锁,成功获得锁定后返回True</code> </div> <div> <code># 可选的timeout参数不填时将一直阻塞直到获得锁定</code> </div> <div> <code># 否则超时后将返回False</code> </div> <div> <code>if</code> <code>lock.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>count</code> <code>+</code> <code>=</code> <code>1</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 释放锁</code> </div> <div> <code> </code> <code>lock.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code># thread模块提供的线程都将在主线程结束后同时结束</code> </div> <div> <code>time.sleep(</code> <code>6</code> <code>)</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> **thread 模块提供的其他方法:** thread.interrupt\_main(): 在其他线程中终止主线程。 thread.get\_ident(): 获得一个代表当前线程的魔法数字,常用于从一个字典中获得线程相关的数据。这个数字本身没有任何含义,并且当线程结束后会被新线程复用。 thread还提供了一个ThreadLocal类用于管理线程相关的数据,名为 thread.\_local,threading中引用了这个类。 由于thread提供的线程功能不多,无法在主线程结束后继续运行,不提供条件变量等等原因,一般不使用thread模块,这里就不多介绍了。 ## 3. threading ## threading基于Java的线程模型设计。锁(Lock)和条件变量(Condition)在Java中是对象的基本行为(每一个对象都自带了锁和条件变量),而在Python中则是独立的对象。Python Thread提供了Java Thread的行为的子集;没有优先级、线程组,线程也不能被停止、暂停、恢复、中断。Java Thread中的部分被Python实现了的静态方法在threading中以模块方法的形式提供。 **threading 模块提供的常用方法:** threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。 threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前,不包括启动前和终止后的线程。 threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量,与len(threading.enumerate())有相同的结果。 **threading模块提供的类: ** Thread, Lock, Rlock, Condition, \[Bounded\]Semaphore, Event, Timer, local. ### 3.1. Thread ### Thread是线程类,与Java类似,有两种使用方法,直接传入要运行的方法或从Thread继承并覆盖run(): [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> </div> <div> <code># 方法1:将要执行的方法作为参数传给Thread的构造方法</code> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'func() passed to Thread'</code> </div> <div> </div> <div> <code>t </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t.start()</code> </div> <div> </div> <div> <code># 方法2:从Thread继承,并重写run()</code> </div> <div> <code>class</code> <code>MyThread(threading.Thread):</code> </div> <div> <code> </code> <code>def</code> <code>run(</code> <code>self</code> <code>):</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'MyThread extended from Thread'</code> </div> <div> </div> <div> <code>t </code> <code>=</code> <code>MyThread()</code> </div> <div> <code>t.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> **构造方法:** Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs=\{\}) group: 线程组,目前还没有实现,库引用中提示必须是None; target: 要执行的方法; name: 线程名; args/kwargs: 要传入方法的参数。 **实例方法:** isAlive(): 返回线程是否在运行。正在运行指启动后、终止前。 get/setName(name): 获取/设置线程名。 is/setDaemon(bool): 获取/设置是否守护线程。初始值从创建该线程的线程继承。当没有非守护线程仍在运行时,程序将终止。 start(): 启动线程。 join(\[timeout\]): 阻塞当前上下文环境的线程,直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout(可选参数)。 一个使用join()的例子: [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>context(tJoin):</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'in threadContext.'</code> </div> <div> <code> </code> <code>tJoin.start()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 将阻塞tContext直到threadJoin终止。</code> </div> <div> <code> </code> <code>tJoin.join()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># tJoin终止后继续执行。</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'out threadContext.'</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>join():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'in threadJoin.'</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>1</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'out threadJoin.'</code> </div> <div> </div> <div> <code>tJoin </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>join)</code> </div> <div> <code>tContext </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>context, args</code> <code>=</code> <code>(tJoin,))</code> </div> <div> </div> <div> <code>tContext.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> 运行结果: > in threadContext. > in threadJoin. > out threadJoin. > out threadContext. ### 3.2. Lock ### Lock(指令锁)是可用的最低级的同步指令。Lock处于锁定状态时,不被特定的线程拥有。Lock包含两种状态——锁定和非锁定,以及两个基本的方法。 可以认为Lock有一个锁定池,当线程请求锁定时,将线程至于池中,直到获得锁定后出池。池中的线程处于状态图中的同步阻塞状态。 **构造方法:** Lock() **实例方法:** acquire(\[timeout\]): 使线程进入同步阻塞状态,尝试获得锁定。 release(): 释放锁。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code>data </code> <code>=</code> <code>0</code> </div> <div> <code>lock </code> <code>=</code> <code>threading.Lock()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code>global</code> <code>data</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s acquire lock...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 调用acquire([timeout])时,线程将一直阻塞,</code> </div> <div> <code> </code> <code># 直到获得锁定或者直到timeout秒后(timeout参数可选)。</code> </div> <div> <code> </code> <code># 返回是否获得锁。</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>lock.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s get the lock.'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>data</code> <code>+</code> <code>=</code> <code>1</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s release lock...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 调用release()将释放锁。</code> </div> <div> <code> </code> <code>lock.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t2 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t3 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> <div> <code>t2.start()</code> </div> <div> <code>t3.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### ### 用3.6版本复写上面的例子: import threading import time data = 0 lock = threading.Lock() def func(): global data print ( threading.currentThread().getName()) \# 调用acquire(\[timeout\])时,线程将一直阻塞, \# 直到获得锁定或者直到timeout秒后(timeout参数可选)。 \# 返回是否获得锁。 if lock.acquire(): print (threading.currentThread().getName()+'get the lock...' ) \# print ('%s get the lock...') \#% threading.currentThread().getName() data += 1 time.sleep(2) print (threading.currentThread().getName()+'release lock...' ) \#print ('%s release lock...')\# % threading.currentThread().getName() \# 调用release()将释放锁。 lock.release() t1 = threading.Thread(target=func) t2 = threading.Thread(target=func) t3 = threading.Thread(target=func) t1.start() t2.start() t3.start() ### 输出: ### >>> Thread-1Thread-2Thread-3 Thread-1get the lock... Thread-1release lock... Thread-2get the lock... Thread-2release lock... Thread-3get the lock... Thread-3release lock... >>> ### 3.3. RLock ### RLock(可重入锁)是一个可以被同一个线程请求多次的同步指令。RLock使用了“拥有的线程”和“递归等级”的概念,处于锁定状态时,RLock被某个线程拥有。拥有RLock的线程可以再次调用acquire(),释放锁时需要调用release()相同次数。 可以认为RLock包含一个锁定池和一个初始值为0的计数器,每次成功调用 acquire()/release(),计数器将+1/-1,为0时锁处于未锁定状态。 **构造方法:** RLock() **实例方法:** acquire(\[timeout\])/release(): 跟Lock差不多。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div> <div> 30 </div> <div> 31 </div> <div> 32 </div> <div> 33 </div> <div> 34 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code>rlock </code> <code>=</code> <code>threading.RLock()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code># 第一次请求锁定</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s acquire lock...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>rlock.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s get the lock.'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 第二次请求锁定</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s acquire lock again...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>rlock.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s get the lock.'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 第一次释放锁</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s release lock...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>rlock.release()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 第二次释放锁</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s release lock...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>rlock.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t2 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t3 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> <div> <code>t2.start()</code> </div> <div> <code>t3.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### 3.4. Condition ### Condition(条件变量)通常与一个锁关联。需要在多个Contidion中共享一个锁时,可以传递一个Lock/RLock实例给构造方法,否则它将自己生成一个RLock实例。 可以认为,除了Lock带有的锁定池外,Condition还包含一个等待池,池中的线程处于状态图中的等待阻塞状态,直到另一个线程调用notify()/notifyAll()通知;得到通知后线程进入锁定池等待锁定。 **构造方法:** Condition(\[lock/rlock\]) **实例方法:** acquire(\[timeout\])/release(): 调用关联的锁的相应方法。 wait(\[timeout\]): 调用这个方法将使线程进入Condition的等待池等待通知,并释放锁。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。 notify(): 调用这个方法将从等待池挑选一个线程并通知,收到通知的线程将自动调用acquire()尝试获得锁定(进入锁定池);其他线程仍然在等待池中。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。 notifyAll(): 调用这个方法将通知等待池中所有的线程,这些线程都将进入锁定池尝试获得锁定。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。 例子是很常见的生产者/消费者模式: [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div> <div> 30 </div> <div> 31 </div> <div> 32 </div> <div> 33 </div> <div> 34 </div> <div> 35 </div> <div> 36 </div> <div> 37 </div> <div> 38 </div> <div> 39 </div> <div> 40 </div> <div> 41 </div> <div> 42 </div> <div> 43 </div> <div> 44 </div> <div> 45 </div> <div> 46 </div> <div> 47 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code># 商品</code> </div> <div> <code>product </code> <code>=</code> <code>None</code> </div> <div> <code># 条件变量</code> </div> <div> <code>con </code> <code>=</code> <code>threading.Condition()</code> </div> <div> </div> <div> <code># 生产者方法</code> </div> <div> <code>def</code> <code>produce():</code> </div> <div> <code> </code> <code>global</code> <code>product</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>con.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>while</code> <code>True</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>product </code> <code>is</code> <code>None</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'produce...'</code> </div> <div> <code> </code> <code>product</code> <code>=</code> <code>'anything'</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 通知消费者,商品已经生产</code> </div> <div> <code> </code> <code>con.notify()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 等待通知</code> </div> <div> <code> </code> <code>con.wait()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> </div> <div> <code># 消费者方法</code> </div> <div> <code>def</code> <code>consume():</code> </div> <div> <code> </code> <code>global</code> <code>product</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>con.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>while</code> <code>True</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>product </code> <code>is</code> <code>not</code> <code>None</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'consume...'</code> </div> <div> <code> </code> <code>product</code> <code>=</code> <code>None</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 通知生产者,商品已经没了</code> </div> <div> <code> </code> <code>con.notify()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 等待通知</code> </div> <div> <code> </code> <code>con.wait()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>produce)</code> </div> <div> <code>t2 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>consume)</code> </div> <div> <code>t2.start()</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### 3.5. Semaphore/BoundedSemaphore ### Semaphore(信号量)是计算机科学史上最古老的同步指令之一。Semaphore管理一个内置的计数器,每当调用acquire()时-1,调用release() 时+1。计数器不能小于0;当计数器为0时,acquire()将阻塞线程至同步锁定状态,直到其他线程调用release()。 基于这个特点,Semaphore经常用来同步一些有“访客上限”的对象,比如连接池。 BoundedSemaphore 与Semaphore的唯一区别在于前者将在调用release()时检查计数器的值是否超过了计数器的初始值,如果超过了将抛出一个异常。 **构造方法:** Semaphore(value=1): value是计数器的初始值。 **实例方法:** acquire(\[timeout\]): 请求Semaphore。如果计数器为0,将阻塞线程至同步阻塞状态;否则将计数器-1并立即返回。 release(): 释放Semaphore,将计数器+1,如果使用BoundedSemaphore,还将进行释放次数检查。release()方法不检查线程是否已获得 Semaphore。 <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div> <div> 30 </div> <div> 31 </div> <div> 32 </div> <div> 33 </div> <div> 34 </div> <div> 35 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code># 计数器初值为2</code> </div> <div> <code>semaphore </code> <code>=</code> <code>threading.Semaphore(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 请求Semaphore,成功后计数器-1;计数器为0时阻塞</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s acquire semaphore...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>semaphore.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s get semaphore'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>time.sleep(</code> <code>4</code> <code>)</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 释放Semaphore,计数器+1</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s release semaphore'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>semaphore.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t2 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t3 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t4 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> <div> <code>t2.start()</code> </div> <div> <code>t3.start()</code> </div> <div> <code>t4.start()</code> </div> <div> </div> <div> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> </div> <div> <code># 没有获得semaphore的主线程也可以调用release</code> </div> <div> <code># 若使用BoundedSemaphore,t4释放semaphore时将抛出异常</code> </div> <div> <code>print</code> <code>'MainThread release semaphore without acquire'</code> </div> <div> <code>semaphore.release()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### 3.6. Event ### Event(事件)是最简单的线程通信机制之一:一个线程通知事件,其他线程等待事件。Event内置了一个初始为False的标志,当调用set()时设为True,调用clear()时重置为 False。wait()将阻塞线程至等待阻塞状态。 Event其实就是一个简化版的 Condition。Event没有锁,无法使线程进入同步阻塞状态。 **构造方法:** Event() **实例方法:** isSet(): 当内置标志为True时返回True。 set(): 将标志设为True,并通知所有处于等待阻塞状态的线程恢复运行状态。 clear(): 将标志设为False。 wait(\[timeout\]): 如果标志为True将立即返回,否则阻塞线程至等待阻塞状态,等待其他线程调用set()。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> <code>import</code> <code>time</code> </div> <div> </div> <div> <code>event </code> <code>=</code> <code>threading.Event()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code># 等待事件,进入等待阻塞状态</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s wait for event...'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> <code> </code> <code>event.wait()</code> </div> <div> <code> </code> </div> <div> <code> </code> <code># 收到事件后进入运行状态</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'%s recv event.'</code> <code>%</code> <code>threading.currentThread().getName()</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t2 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> <div> <code>t2.start()</code> </div> <div> </div> <div> <code>time.sleep(</code> <code>2</code> <code>)</code> </div> <div> </div> <div> <code># 发送事件通知</code> </div> <div> <code>print</code> <code>'MainThread set event.'</code> </div> <div> <code>event.</code> <code>set</code> <code>()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### 3.7. Timer ### Timer(定时器)是Thread的派生类,用于在指定时间后调用一个方法。 **构造方法:** Timer(interval, function, args=\[\], kwargs=\{\}) interval: 指定的时间 function: 要执行的方法 args/kwargs: 方法的参数 **实例方法:** Timer从Thread派生,没有增加实例方法。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>'hello timer!'</code> </div> <div> </div> <div> <code>timer </code> <code>=</code> <code>threading.Timer(</code> <code>5</code> <code>, func)</code> </div> <div> <code>timer.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### 3.8. local ### local是一个小写字母开头的类,用于管理 thread-local(线程局部的)数据。对于同一个local,线程无法访问其他线程设置的属性;线程设置的属性不会被其他线程设置的同名属性替换。 可以把local看成是一个“线程-属性字典”的字典,local封装了从自身使用线程作为 key检索对应的属性字典、再使用属性名作为key检索属性值的细节。 [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> </div> <div> <code>local </code> <code>=</code> <code>threading.local()</code> </div> <div> <code>local.tname </code> <code>=</code> <code>'main'</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>func():</code> </div> <div> <code> </code> <code>local.tname</code> <code>=</code> <code>'notmain'</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>local.tname</code> </div> <div> </div> <div> <code>t1 </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>func)</code> </div> <div> <code>t1.start()</code> </div> <div> <code>t1.join()</code> </div> <div> </div> <div> <code>print</code> <code>local.tname</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> 熟练掌握Thread、Lock、Condition就可以应对绝大多数需要使用线程的场合,某些情况下local也是非常有用的东西。本文的最后使用这几个类展示线程基础中提到的场景: [?][Link 1] <table> <tbody> <tr> <td> <div> 1 </div> <div> 2 </div> <div> 3 </div> <div> 4 </div> <div> 5 </div> <div> 6 </div> <div> 7 </div> <div> 8 </div> <div> 9 </div> <div> 10 </div> <div> 11 </div> <div> 12 </div> <div> 13 </div> <div> 14 </div> <div> 15 </div> <div> 16 </div> <div> 17 </div> <div> 18 </div> <div> 19 </div> <div> 20 </div> <div> 21 </div> <div> 22 </div> <div> 23 </div> <div> 24 </div> <div> 25 </div> <div> 26 </div> <div> 27 </div> <div> 28 </div> <div> 29 </div> <div> 30 </div> <div> 31 </div> <div> 32 </div> <div> 33 </div> <div> 34 </div> <div> 35 </div> <div> 36 </div> <div> 37 </div></td> <td> <div> <div> <code># encoding: UTF-8</code> </div> <div> <code>import</code> <code>threading</code> </div> <div> </div> <div> <code>alist </code> <code>=</code> <code>None</code> </div> <div> <code>condition </code> <code>=</code> <code>threading.Condition()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>doSet():</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>condition.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>while</code> <code>alist </code> <code>is</code> <code>None</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.wait()</code> </div> <div> <code> </code> <code>for</code> <code>i </code> <code>in</code> <code>range</code> <code>(</code> <code>len</code> <code>(alist))[::</code> <code>-</code> <code>1</code> <code>]:</code> </div> <div> <code> </code> <code>alist[i]</code> <code>=</code> <code>1</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>doPrint():</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>condition.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>while</code> <code>alist </code> <code>is</code> <code>None</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.wait()</code> </div> <div> <code> </code> <code>for</code> <code>i </code> <code>in</code> <code>alist:</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> <code>i,</code> </div> <div> <code> </code> <code>print</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>def</code> <code>doCreate():</code> </div> <div> <code> </code> <code>global</code> <code>alist</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>condition.acquire():</code> </div> <div> <code> </code> <code>if</code> <code>alist </code> <code>is</code> <code>None</code> <code>:</code> </div> <div> <code> </code> <code>alist</code> <code>=</code> <code>[</code> <code>0</code> <code>for</code> <code>i </code> <code>in</code> <code>range</code> <code>(</code> <code>10</code> <code>)]</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.notifyAll()</code> </div> <div> <code> </code> <code>condition.release()</code> </div> <div> </div> <div> <code>tset </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>doSet,name</code> <code>=</code> <code>'tset'</code> <code>)</code> </div> <div> <code>tprint </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>doPrint,name</code> <code>=</code> <code>'tprint'</code> <code>)</code> </div> <div> <code>tcreate </code> <code>=</code> <code>threading.Thread(target</code> <code>=</code> <code>doCreate,name</code> <code>=</code> <code>'tcreate'</code> <code>)</code> </div> <div> <code>tset.start()</code> </div> <div> <code>tprint.start()</code> </div> <div> <code>tcreate.start()</code> </div> </div></td> </tr> </tbody> </table> ### ### [AstralWind]: http://www.cnblogs.com/huxi/ [Center]: /images/20210923/ce4a5587003a4b91b2086b2ec1840210.png [thread_stat_simple]: /images/20210923/4308bbc55a6f4462bfd2e3a586f23616.png [thread_lock]: /images/20210923/f672e8f4e9ba4d43a7aea8909117650c.png [thread_condition_wait]: /images/20210923/3ef749a8b62146908c9db09516d9d956.png [thread_condition_notify]: /images/20210923/f819662b703f4615b841e4ca807b93b0.png [thread_stat]: /images/20210923/48b0f276ab8540a1948c56a4a98eaec9.png [Link 1]: http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/06/26/1765808.html#
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