Python：创建线程、多线程的加锁、解锁机制

以你之姓@ 2022-08-28 12:51 216阅读 0赞

### 线程操作 ###

*   *   *  1.1 线程的背景知识
         *  1.2 创建线程
         *  1.3 交替获得CPU时间片
         *  1.4 多线程抢夺同一个变量
         *  1.5 线程 加锁、解锁机制

### 1.1 线程的背景知识 ###

import threading  # 导入线程相关的模块
    t = threading.current_thread()  # 返回当前线程 
    print(t)  # 主线程执行
    print(t.getName()) # 线程名字
    print(t.ident)     # 线程ID
    print(t.isAlive()) # 线程是否存活

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### 1.2 创建线程 ###

import threading  # 导入线程相关的模块
    my_thread = threading.Thread()
    print(my_thread)
    print(my_thread.getName()) # 线程名字
    print(my_thread.ident)     # 线程ID
    print(my_thread.isAlive()) # 线程是否存活
    # 重命名线程名字
    my_thread = threading.Thread(name='my_thread')
    print("重命名:",my_thread.getName()) # 线程名字

![在这里插入图片描述][2dc00a2a354b4572a7da3eceb64d48be.png]  
创建线程的目的是告诉它帮助我们做些什么，做些什么通过参数 `target` 传入，参数类型为 `callable` ，函数就是可调用的：

import threading
    
    #具体做啥事,写在函数中
    def run(number): #输出线程名与次数
        print(threading.currentThread().getName(),number)
    
    if __name__ == '__main__':
        for i in range(10):
            # 指明具体的方法和方法需要的参数
            my_thread = threading.Thread(target=run, args=(i,))
            # 启动线程
            my_thread.start()

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZSQ5qi9_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

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### 1.3 交替获得CPU时间片 ###

开辟3个线程，装到 threads 中:

import time 
    from datetime import datetime 
    import threading
    def print_time():
        for _ in range(5): # 在每个线程中打印5次 
            time.sleep(0.1) # 模拟打印前的相关处理逻辑
            print('当前线程%s,打印结束时间为:%s\n' % (threading.current_thread().getName(),datetime.today()))
            
    threads = [threading.Thread(name='t%d'%(i,), target=print_time) for i in range(3)]
    
    [t.start() for t in threads]

打印结果如下， t0 , t1 , t2 三个线程，根据操作系统的调度算法，轮询获得CPU时间片，注意观察，t0，t2 线程可能被连续调度，从而获得时间片。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZSQ5qi9_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

### 1.4 多线程抢夺同一个变量 ###

多线程编程，存在抢夺同一个变量的问题。假如创建的10个线程同时竞争全局变量 a。

import threading
    a = 0
    def add():
        global a
        a += 1  # 等差 +1
        print("%s adds a to 1:%d"%(threading.current_thread().getName(), a))
    
    threads = [threading.Thread(name = 't%d' %(i,), target=add) for i in range(10)]
    print(threads)
    [t.start() for t in threads]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZSQ5qi9_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
可以看见结果预想的一样。但如果中间sleep沉睡，那会变得怎么样？

mport threading
    import time
    a = 0
    def add():
        global a
        a += 1  # 等差 +1
        time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
        print("%s adds a to 1:%d"%(threading.current_thread().getName(), a))
    
    threads = [threading.Thread(name = 't%d' %(i,), target=add) for i in range(10)]
    [t.start() for t in threads]

![在这里插入图片描述][7bba84d62cf64cc1b3638539ebd4155e.png]

import threading
    import time
    a = 0
    def add():
        global a
        tmp = a + 1  # 等差 +1
        time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
        a = tmp
        print("%s adds a to 1:%d"%(threading.current_thread().getName(), a))
    
    threads = [threading.Thread(name = 't%d' %(i,), target=add) for i in range(10)]
    [t.start() for t in threads]

![在这里插入图片描述][a6cfa4cb2ed54351aa8c858304ebcca3.png]

看到，10个线程全部运行后， a 的值只相当于一个线程执行的结果。可以看见延时过后，CPU立即分配计算资源给其他线程，所以输出的进程顺序是无序的。直到分配给所有线程后，根据结果反映出，0.2秒的休眠时长内，程序已经运行完成，每个线程get到的a值都是 10 / 1 。

这个结果是我们不想的，我们通过python中提供的锁机制，某段代码只能单线程执行时，上锁，其他线程等待，直到释放锁后，其他线程再争锁，执行代码，释放锁，重复以上。

### 1.5 线程 加锁、解锁机制 ###

可以利用`locka = threading.Lock()` 方法实现锁机制。通过执行 获得锁 `locka.acquire()`，通过 `locka.release()` 释放锁。

import threading
    import time
    locka = threading.Lock()
    a = 0
    def add():
        global a
        try:
            locka.acquire()  # 获得锁
            tmp = a + 1  # 等差 +1
            time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
            a = tmp
        finally:
            locka.release()  # 解放锁
            print("%s adds a to 1:%d"%(threading.current_thread().getName(), a))
    
    threads = [threading.Thread(name = 't%d' %(i,), target=add) for i in range(10)]
    [t.start() for t in threads]

![在这里插入图片描述][df42adfa9d3e415fbfdab6d1eb4b17b5.png]  
可知，实现的我们想要的结果，但是这已经是单线程顺序执行了，已经失去多线程的价值，并且还带来了因为线程创建开销，浪费时间的副作用。

程序中只有一把锁，通过 `try...finally` 还能确保不发生死锁。但是，当程序中启用多把锁，还是很容易发生死锁。

因此注意使用场合，避免死锁，是我们在使用多线程开发时需要注意的一些问题。

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[7bba84d62cf64cc1b3638539ebd4155e.png]: /images/20220828/e7c63fe411e24eca96693c9c04485364.png
[a6cfa4cb2ed54351aa8c858304ebcca3.png]: /images/20220828/0b06eb5b91534550856649ddbabb5e6d.png
[df42adfa9d3e415fbfdab6d1eb4b17b5.png]: /images/20220828/ea7c2915797f465592a7d29731126dc9.png