python自定义线程类的使用与共享全局变量的问题

今天药忘吃喽~ 2021-12-16 00:13 187阅读 0赞

通过使用threading模块能完成多任务的程序开发，但 实际开发中为了让每个线程的封装性更完美，所以使用threading模块时，往往会定义一个新的子类class，只要继承`threading.Thread`就可以了，然后重写父类的`run`方法即可

### 1.自定义线程类 ###

import time
    
    class Test_Thread(threading.Thread):  #1.自定义线程类，继承threading.Thread
        def run(self):  #2.重写父类的run方法
            for i in range(3):
                time.sleep(1)
                msg = "I'm "+self.name+' @ '+str(i) #name属性中保存的是当前线程的名字
                print(msg)
    
    if __name__ == '__main__':
        t = Test_Thread() #创建线程对象
        t.start()  #这里的start方法是父类Threading.Thread里面的方法，start()会调用run方法（重写的run）    
    '''
    I'm Thread-1 @ 0
    I'm Thread-1 @ 1
    I'm Thread-1 @ 2
    '''

**     python的threading.Thread类有一个run方法，用于定义线程的功能函数，可以在自己的线程类中覆盖该方法。而创建自己的线程实例后，通过Thread类的start方法，可以启动该线程，交给python虚拟机进行调度，当该线程获得执行的机会时，就会调用run方法执行线程。**

### **2.注意线程的执行顺序** ###

**多线程执行时，执行顺序是由cpu进行调度，所以下面程序每次执行 的顺序几乎都不一致。**

import threading
    import time
    
    class MyThread(threading.Thread):
        def run(self):
            for i in range(3):
                time.sleep(1)
                msg = "I'm "+self.name+' @ '+str(i) #self.name获取线程的名称
                print(msg)
    def test():
        for i in range(5):
            t = MyThread()
            t.start()
    if __name__ == '__main__':
        test()
    ''' 可以看出5个线程同时执行，同时执行5个run里面的循环，但每次循环执行的时间大体一致
    I'm Thread-3 @ 0
    I'm Thread-1 @ 0
    I'm Thread-2 @ 0
    I'm Thread-5 @ 0
    I'm Thread-4 @ 0
    I'm Thread-1 @ 1
    I'm Thread-3 @ 1
    I'm Thread-2 @ 1
    I'm Thread-5 @ 1
    I'm Thread-4 @ 1
    I'm Thread-3 @ 2
    I'm Thread-2 @ 2
    I'm Thread-1 @ 2
    I'm Thread-5 @ 2
    I'm Thread-4 @ 2
    '''

从代码和执行结果我们可以看出，多线程程序的执行顺序是不确定的。当执行到sleep语句时，线程将被阻塞（Blocked），到sleep结束后，线程进入就绪（Runnable）状态，等待调度。而线程调度将自行选择一个线程执行。上面的代码中只能保证每个线程都运行完整个run函数，但是线程的启动顺序、run函数中每次循环的执行顺序都不能确定。

### 总结 ###

1.  每个线程默认有一个名字，尽管上面的例子中没有指定线程对象的name，但是python会自动为线程指定一个名字。
2.  当线程的run()方法结束时该线程完成。
3.  无法控制线程调度程序，但可以通过别的方式来影响线程调度的方式。

### 3.python中线程共享全局变量的问题 ###

**3.1实现线程之间共享全局变量的方式**

from threading import Thread
    import time
    
    num = 100
    ls1 = [9,8,7]
    
    def work1():
        global num
        for i in range(3):
            num += 1
            ls1.append(i)
    
        print("----in work1, num is %d---"%num)
    
    def work2():
        global num  # 注意这里num是全局不可变对象变量，所以在函数里修改它需要声明，否则报错。
        print("----in work2, num is %d---"%num)
        print("----in work2, ls1 is :"+str(ls1)) #注意这里ls1是全局可变对象变量，所以在函数里修改它不用声明
    
        '''1.在一个函数中对全局变量进行修改时，如果是不可变对象包括int，float，string，tuple等,则需要对该全局变量用global声明
           2.如果该全局变量是可变对象包括list，dict，自定义类的实例等，则不需要用global进行声明。
        '''
    
    print("---线程创建之前num is %d---"%num)
    print("---线程创建之前num is %d---"+str(ls1))
    
    t1 = Thread(target=work1)
    t1.start()
    
    time.sleep(2) #延时一会，保证t1线程中的事情做完
    t2 = Thread(target=work2)
    t2.start()
    
    '''
    ---线程创建之前num is 100---
    ---线程创建之前num is %d---[9, 8, 7]
    ----in work1, num is 103---
    ----in work2, num is 103---
    ----in work2, ls1 is :[9, 8, 7, 0, 1, 2]
    '''

**要点总结:**

1.  **在一个函数中对全局变量进行修改时，如果是不可变对象包括int，float，string，tuple等,则需要对该全局变量用global声明**
2.  **如果该全局变量是可变对象包括list，dict，自定义类的实例等，则不需要用global进行声明。**
3.  **在一个进程内的所有线程共享全局变量，很方便在多个线程间共享数据**
4.  **缺点就是，线程是对全局变量随意遂改可能造成多线程之间对全局变量的混乱（即线程非安全）**

**3.2多线程共享去全局变量存在的风险**

import threading
    import time
    
    g_num = 0
    
    def work1(num):
        global g_num
        for i in range(num):
            g_num += 1
        print("----in work1, g_num is %d---"%g_num)
    
    def work2(num):
        global g_num
        for i in range(num):
            g_num += 1
        print("----in work2, g_num is %d---"%g_num)
    
    print("---线程创建之前g_num is %d---"%g_num)
    
    t1 = threading.Thread(target=work1, args=(1000000,)) 
    #给线程执行的函数传参，注意这里args只是变量名，可以自己定义。
    t1.start()
    
    t2 = threading.Thread(target=work2, args=(1000000,))
    t2.start()
    
    while len(threading.enumerate()) != 1:
        time.sleep(1)
    
    print("2个线程对同一个全局变量操作之后的最终结果是:%s" % g_num)
    
    '''注意，如果参数很小的话，数据可能准备，但是参数很大的时候就会出错。
    ---线程创建之前g_num is 0---
    ----in work1, g_num is 1279887---
    ----in work2, g_num is 1425013---
    2个线程对同一个全局变量操作之后的最终结果是:1425013
    '''

*  如果多个线程同时对同一个全局变量操作，会出现资源竞争问题，从而数据结果会不正确。所以对于多线程共享全局变量存在一定的风险。当然后续有相应的解决方案，如锁的实现。