Python線程指南 ---轉自 http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/06/26/1765808.html

本文介紹了Python對于線程的支持，包括“學會”多線程編程需要掌握的基礎以及Python兩個線程標準庫的完整介紹及使用示例。

注意：本文基于Python2.4完成，；如果看到不明白的詞匯請記得百度谷歌或維基，whatever。

尊重作者的勞動，轉載請注明作者及原文地址 >.<

1. 線程基礎

1.1. 線程狀態

線程有5種狀態，狀態轉換的過程如下圖所示：

1.2. 線程同步（鎖）

多線程的優勢在于可以同時運行多個任務（至少感覺起來是這樣）。但是當線程需要共享數據時，可能存在數據不同步的問題。考慮這樣一種情況：一個列表里所有元素都是0，線程"set"從后向前把所有元素改成1，而線程"print"負責從前往后讀取列表并打印。那么，可能線程"set"開始改的時候，線程"print"便來打印列表了，輸出就成了一半0一半1，這就是數據的不同步。為了避免這種情況，引入了鎖的概念。

鎖有兩種狀態——鎖定和未鎖定。每當一個線程比如"set"要訪問共享數據時，必須先獲得鎖定；如果已經有別的線程比如"print"獲得鎖定了，那么就讓線程"set"暫停，也就是同步阻塞；等到線程"print"訪問完畢，釋放鎖以后，再讓線程"set"繼續。經過這樣的處理，打印列表時要么全部輸出0，要么全部輸出1，不會再出現一半0一半1的尷尬場面。

線程與鎖的交互如下圖所示：

1.3. 線程通信（條件變量）

然而還有另外一種尷尬的情況：列表并不是一開始就有的；而是通過線程"create"創建的。如果"set"或者"print" 在"create"還沒有運行的時候就訪問列表，將會出現一個異常。使用鎖可以解決這個問題，但是"set"和"print"將需要一個無限循環——他們不知道"create"什么時候會運行，讓"create"在運行后通知"set"和"print"顯然是一個更好的解決方案。于是，引入了條件變量。

條件變量允許線程比如"set"和"print"在條件不滿足的時候（列表為None時）等待，等到條件滿足的時候（列表已經創建）發出一個通知，告訴"set" 和"print"條件已經有了，你們該起床干活了；然后"set"和"print"才繼續運行。

線程與條件變量的交互如下圖所示：

??

1.4. 線程運行和阻塞的狀態轉換

最后看看線程運行和阻塞狀態的轉換。

阻塞有三種情況：?
同步阻塞是指處于競爭鎖定的狀態，線程請求鎖定時將進入這個狀態，一旦成功獲得鎖定又恢復到運行狀態；?
等待阻塞是指等待其他線程通知的狀態，線程獲得條件鎖定后，調用“等待”將進入這個狀態，一旦其他線程發出通知，線程將進入同步阻塞狀態，再次競爭條件鎖定；?
而其他阻塞是指調用time.sleep()、anotherthread.join()或等待IO時的阻塞，這個狀態下線程不會釋放已獲得的鎖定。

tips: 如果能理解這些內容，接下來的主題將是非常輕松的；并且，這些內容在大部分流行的編程語言里都是一樣的。（意思就是非看懂不可 >_< 嫌作者水平低找別人的教程也要看懂）

2. thread

Python通過兩個標準庫thread和threading提供對線程的支持。thread提供了低級別的、原始的線程以及一個簡單的鎖。

01	# encoding: UTF-8

02	import?thread

03	import?time

04

?

05	# 一個用于在線程中執行的函數

06	def?func():

07	????for?i?in?range(5):

08	????????print?'func'

09	????????time.sleep(1)

10

????

11	????# 結束當前線程

12	????# 這個方法與thread.exit_thread()等價

13	????thread.exit()?# 當func返回時，線程同樣會結束

14

????????

15	# 啟動一個線程，線程立即開始運行

16	# 這個方法與thread.start_new_thread()等價

17	# 第一個參數是方法，第二個參數是方法的參數

18	thread.start_new(func, ())?# 方法沒有參數時需要傳入空tuple

19

?

20	# 創建一個鎖（LockType，不能直接實例化）

21	# 這個方法與thread.allocate_lock()等價

22	lock?=?thread.allocate()

23

?

24	# 判斷鎖是鎖定狀態還是釋放狀態

25	print?lock.locked()

26

?

27	# 鎖通常用于控制對共享資源的訪問

28

count?=?0

29

?

30	# 獲得鎖，成功獲得鎖定后返回True

31	# 可選的timeout參數不填時將一直阻塞直到獲得鎖定

32	# 否則超時后將返回False

33	if?lock.acquire():

34	????count?+=?1

35

????

36

????# 釋放鎖

37	????lock.release()

38

?

39	# thread模塊提供的線程都將在主線程結束后同時結束

40	time.sleep(6)

thread 模塊提供的其他方法：?
thread.interrupt_main(): 在其他線程中終止主線程。?
thread.get_ident(): 獲得一個代表當前線程的魔法數字，常用于從一個字典中獲得線程相關的數據。這個數字本身沒有任何含義，并且當線程結束后會被新線程復用。

thread還提供了一個ThreadLocal類用于管理線程相關的數據，名為 thread._local，threading中引用了這個類。

由于thread提供的線程功能不多，無法在主線程結束后繼續運行，不提供條件變量等等原因，一般不使用thread模塊，這里就不多介紹了。

3. threading

threading基于Java的線程模型設計。鎖（Lock）和條件變量（Condition）在Java中是對象的基本行為（每一個對象都自帶了鎖和條件變量），而在Python中則是獨立的對象。Python Thread提供了Java Thread的行為的子集；沒有優先級、線程組，線程也不能被停止、暫停、恢復、中斷。Java Thread中的部分被Python實現了的靜態方法在threading中以模塊方法的形式提供。

threading 模塊提供的常用方法：?
threading.currentThread(): 返回當前的線程變量。?
threading.enumerate(): 返回一個包含正在運行的線程的list。正在運行指線程啟動后、結束前，不包括啟動前和終止后的線程。?
threading.activeCount(): 返回正在運行的線程數量，與len(threading.enumerate())有相同的結果。

threading模塊提供的類：??
Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local.

3.1. Thread

Thread是線程類，與Java類似，有兩種使用方法，直接傳入要運行的方法或從Thread繼承并覆蓋run()：

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03

?

04	# 方法1：將要執行的方法作為參數傳給Thread的構造方法

05	def?func():

06	????print?'func() passed to Thread'

07

?

08	t?=?threading.Thread(target=func)

09

t.start()

10

?

11	# 方法2：從Thread繼承，并重寫run()

12	class?MyThread(threading.Thread):

13	????def?run(self):

14	????????print?'MyThread extended from Thread'

15

?

16	t?=?MyThread()

17

t.start()

構造方法：?
Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})?
group: 線程組，目前還沒有實現，庫引用中提示必須是None；?
target: 要執行的方法；?
name: 線程名；?
args/kwargs: 要傳入方法的參數。

實例方法：?
isAlive(): 返回線程是否在運行。正在運行指啟動后、終止前。?
get/setName(name): 獲取/設置線程名。?
is/setDaemon(bool): 獲取/設置是否守護線程。初始值從創建該線程的線程繼承。當沒有非守護線程仍在運行時，程序將終止。?
start(): 啟動線程。?
join([timeout]): 阻塞當前上下文環境的線程，直到調用此方法的線程終止或到達指定的timeout（可選參數）。

一個使用join()的例子：

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05	def?context(tJoin):

06	????print?'in threadContext.'

07	????tJoin.start()

08

????

09	????# 將阻塞tContext直到threadJoin終止。

10	????tJoin.join()

11

????

12	????# tJoin終止后繼續執行。

13	????print?'out threadContext.'

14

?

15	def?join():

16	????print?'in threadJoin.'

17	????time.sleep(1)

18	????print?'out threadJoin.'

19

?

20	tJoin?=?threading.Thread(target=join)

21	tContext?=?threading.Thread(target=context, args=(tJoin,))

22

?

23	tContext.start()

運行結果：

in threadContext.?
in threadJoin.?
out threadJoin.?
out threadContext.

3.2. Lock

Lock（指令鎖）是可用的最低級的同步指令。Lock處于鎖定狀態時，不被特定的線程擁有。Lock包含兩種狀態——鎖定和非鎖定，以及兩個基本的方法。

可以認為Lock有一個鎖定池，當線程請求鎖定時，將線程至于池中，直到獲得鎖定后出池。池中的線程處于狀態圖中的同步阻塞狀態。

構造方法：?
Lock()

實例方法：?
acquire([timeout]): 使線程進入同步阻塞狀態，嘗試獲得鎖定。?
release(): 釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05

data?=?0

06	lock?=?threading.Lock()

07

?

08	def?func():

09	????global?data

10	????print?'%s acquire lock...'?%?threading.currentThread().getName()

11

????

12	????# 調用acquire([timeout])時，線程將一直阻塞，

13	????# 直到獲得鎖定或者直到timeout秒后（timeout參數可選）。

14	????# 返回是否獲得鎖。

15	????if?lock.acquire():

16	????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName()

17	????????data?+=?1

18	????????time.sleep(2)

19	????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName()

20

????????

21	????????# 調用release()將釋放鎖。

22	????????lock.release()

23

?

24	t1?=?threading.Thread(target=func)

25	t2?=?threading.Thread(target=func)

26	t3?=?threading.Thread(target=func)

27	t1.start()

28	t2.start()

29	t3.start()

3.3. RLock

RLock（可重入鎖）是一個可以被同一個線程請求多次的同步指令。RLock使用了“擁有的線程”和“遞歸等級”的概念，處于鎖定狀態時，RLock被某個線程擁有。擁有RLock的線程可以再次調用acquire()，釋放鎖時需要調用release()相同次數。

可以認為RLock包含一個鎖定池和一個初始值為0的計數器，每次成功調用 acquire()/release()，計數器將+1/-1，為0時鎖處于未鎖定狀態。

構造方法：?
RLock()

實例方法：?
acquire([timeout])/release(): 跟Lock差不多。

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05	rlock?=?threading.RLock()

06

?

07	def?func():

08	????# 第一次請求鎖定

09	????print?'%s acquire lock...'?%?threading.currentThread().getName()

10	????if?rlock.acquire():

11	????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName()

12	????????time.sleep(2)

13

????????

14	????????# 第二次請求鎖定

15	????????print?'%s acquire lock again...'?%?threading.currentThread().getName()

16	????????if?rlock.acquire():

17	????????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName()

18	????????????time.sleep(2)

19

????????

20	????????# 第一次釋放鎖

21	????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName()

22	????????rlock.release()

23	????????time.sleep(2)

24

????????

25	????????# 第二次釋放鎖

26	????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName()

27	????????rlock.release()

28

?

29	t1?=?threading.Thread(target=func)

30	t2?=?threading.Thread(target=func)

31	t3?=?threading.Thread(target=func)

32	t1.start()

33	t2.start()

34	t3.start()

3.4. Condition

Condition（條件變量）通常與一個鎖關聯。需要在多個Contidion中共享一個鎖時，可以傳遞一個Lock/RLock實例給構造方法，否則它將自己生成一個RLock實例。

可以認為，除了Lock帶有的鎖定池外，Condition還包含一個等待池，池中的線程處于狀態圖中的等待阻塞狀態，直到另一個線程調用notify()/notifyAll()通知；得到通知后線程進入鎖定池等待鎖定。

構造方法：?
Condition([lock/rlock])

實例方法：?
acquire([timeout])/release(): 調用關聯的鎖的相應方法。?
wait([timeout]): 調用這個方法將使線程進入Condition的等待池等待通知，并釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。?
notify(): 調用這個方法將從等待池挑選一個線程并通知，收到通知的線程將自動調用acquire()嘗試獲得鎖定（進入鎖定池）；其他線程仍然在等待池中。調用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。?
notifyAll(): 調用這個方法將通知等待池中所有的線程，這些線程都將進入鎖定池嘗試獲得鎖定。調用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。

例子是很常見的生產者/消費者模式：

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05

# 商品

06	product?=?None

07

# 條件變量

08	con?=?threading.Condition()

09

?

10

# 生產者方法

11	def?produce():

12	????global?product

13

????

14	????if?con.acquire():

15	????????while?True:

16	????????????if?product?is?None:

17	????????????????print?'produce...'

18	????????????????product?=?'anything'

19	????????????????

20	????????????????# 通知消費者，商品已經生產

21	????????????????con.notify()

22	????????????

23	????????????# 等待通知

24	????????????con.wait()

25	????????????time.sleep(2)

26

?

27

# 消費者方法

28	def?consume():

29	????global?product

30

????

31	????if?con.acquire():

32	????????while?True:

33	????????????if?product?is?not?None:

34	????????????????print?'consume...'

35	????????????????product?=?None

36	????????????????

37	????????????????# 通知生產者，商品已經沒了

38	????????????????con.notify()

39	????????????

40	????????????# 等待通知

41	????????????con.wait()

42	????????????time.sleep(2)

43

?

44	t1?=?threading.Thread(target=produce)

45	t2?=?threading.Thread(target=consume)

46	t2.start()

47	t1.start()

3.5. Semaphore/BoundedSemaphore

Semaphore（信號量）是計算機科學史上最古老的同步指令之一。Semaphore管理一個內置的計數器，每當調用acquire()時-1，調用release() 時+1。計數器不能小于0；當計數器為0時，acquire()將阻塞線程至同步鎖定狀態，直到其他線程調用release()。

基于這個特點，Semaphore經常用來同步一些有“訪客上限”的對象，比如連接池。

BoundedSemaphore 與Semaphore的唯一區別在于前者將在調用release()時檢查計數器的值是否超過了計數器的初始值，如果超過了將拋出一個異常。

構造方法：?
Semaphore(value=1): value是計數器的初始值。

實例方法：?
acquire([timeout]): 請求Semaphore。如果計數器為0，將阻塞線程至同步阻塞狀態；否則將計數器-1并立即返回。?
release(): 釋放Semaphore，將計數器+1，如果使用BoundedSemaphore，還將進行釋放次數檢查。release()方法不檢查線程是否已獲得 Semaphore。

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05

# 計數器初值為2

06	semaphore?=?threading.Semaphore(2)

07

?

08	def?func():

09

????

10	????# 請求Semaphore，成功后計數器-1；計數器為0時阻塞

11	????print?'%s acquire semaphore...'?%?threading.currentThread().getName()

12	????if?semaphore.acquire():

13

????????

14	????????print?'%s get semaphore'?%?threading.currentThread().getName()

15	????????time.sleep(4)

16

????????

17	????????# 釋放Semaphore，計數器+1

18	????????print?'%s release semaphore'?%?threading.currentThread().getName()

19	????????semaphore.release()

20

?

21	t1?=?threading.Thread(target=func)

22	t2?=?threading.Thread(target=func)

23	t3?=?threading.Thread(target=func)

24	t4?=?threading.Thread(target=func)

25	t1.start()

26	t2.start()

27	t3.start()

28	t4.start()

29

?

30	time.sleep(2)

31

?

32	# 沒有獲得semaphore的主線程也可以調用release

33	# 若使用BoundedSemaphore，t4釋放semaphore時將拋出異常

34	print?'MainThread release semaphore without acquire'

35	semaphore.release()

3.6. Event

Event（事件）是最簡單的線程通信機制之一：一個線程通知事件，其他線程等待事件。Event內置了一個初始為False的標志，當調用set()時設為True，調用clear()時重置為 False。wait()將阻塞線程至等待阻塞狀態。

Event其實就是一個簡化版的 Condition。Event沒有鎖，無法使線程進入同步阻塞狀態。

構造方法：?
Event()

實例方法：?
isSet(): 當內置標志為True時返回True。?
set(): 將標志設為True，并通知所有處于等待阻塞狀態的線程恢復運行狀態。?
clear(): 將標志設為False。?
wait([timeout]): 如果標志為True將立即返回，否則阻塞線程至等待阻塞狀態，等待其他線程調用set()。

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03	import?time

04

?

05	event?=?threading.Event()

06

?

07	def?func():

08	????# 等待事件，進入等待阻塞狀態

09	????print?'%s wait for event...'?%?threading.currentThread().getName()

10	????event.wait()

11

????

12	????# 收到事件后進入運行狀態

13	????print?'%s recv event.'?%?threading.currentThread().getName()

14

?

15	t1?=?threading.Thread(target=func)

16	t2?=?threading.Thread(target=func)

17	t1.start()

18	t2.start()

19

?

20	time.sleep(2)

21

?

22

# 發送事件通知

23	print?'MainThread set event.'

24	event.set()

3.7. Timer

Timer（定時器）是Thread的派生類，用于在指定時間后調用一個方法。

構造方法：?
Timer(interval, function, args=[], kwargs={})?
interval: 指定的時間?
function: 要執行的方法?
args/kwargs: 方法的參數

實例方法：?
Timer從Thread派生，沒有增加實例方法。

1	# encoding: UTF-8

2	import?threading

3

?

4	def?func():

5	????print?'hello timer!'

6

?

7	timer?=?threading.Timer(5, func)

8	timer.start()

3.8. local

local是一個小寫字母開頭的類，用于管理 thread-local（線程局部的）數據。對于同一個local，線程無法訪問其他線程設置的屬性；線程設置的屬性不會被其他線程設置的同名屬性替換。

可以把local看成是一個“線程-屬性字典”的字典，local封裝了從自身使用線程作為 key檢索對應的屬性字典、再使用屬性名作為key檢索屬性值的細節。

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03

?

04	local?=?threading.local()

05	local.tname?=?'main'

06

?

07	def?func():

08	????local.tname?=?'notmain'

09	????print?local.tname

10

?

11	t1?=?threading.Thread(target=func)

12	t1.start()

13

t1.join()

14

?

15	print?local.tname

?

熟練掌握Thread、Lock、Condition就可以應對絕大多數需要使用線程的場合，某些情況下local也是非常有用的東西。本文的最后使用這幾個類展示線程基礎中提到的場景：

01	# encoding: UTF-8

02	import?threading

03

?

04	alist?=?None

05	condition?=?threading.Condition()

06

?

07	def?doSet():

08	????if?condition.acquire():

09	????????while?alist?is?None:

10	????????????condition.wait()

11	????????for?i?in?range(len(alist))[::-1]:

12	????????????alist[i]?=?1

13	????????condition.release()

14

?

15	def?doPrint():

16	????if?condition.acquire():

17	????????while?alist?is?None:

18	????????????condition.wait()

19	????????for?i?in?alist:

20	????????????print?i,

21	????????print

22	????????condition.release()

23

?

24	def?doCreate():

25	????global?alist

26	????if?condition.acquire():

27	????????if?alist?is?None:

28	????????????alist?=?[0?for?i?in?range(10)]

29	????????????condition.notifyAll()

30	????????condition.release()

31

?

32	tset?=?threading.Thread(target=doSet,name='tset')

33	tprint?=?threading.Thread(target=doPrint,name='tprint')

34	tcreate?=?threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate')

35	tset.start()

36	tprint.start()

37

tcreate.start() 本文介紹了Python對于線程的支持，包括“學會”多線程編程需要掌握的基礎以及Python兩個線程標準庫的完整介紹及使用示例。 注意：本文基于Python2.4完成，；如果看到不明白的詞匯請記得百度谷歌或維基，whatever。 尊重作者的勞動，轉載請注明作者及原文地址 >.< 1. 線程基礎 1.1. 線程狀態 線程有5種狀態，狀態轉換的過程如下圖所示： 1.2. 線程同步（鎖） 多線程的優勢在于可以同時運行多個任務（至少感覺起來是這樣）。但是當線程需要共享數據時，可能存在數據不同步的問題。考慮這樣一種情況：一個列表里所有元素都是0，線程"set"從后向前把所有元素改成1，而線程"print"負責從前往后讀取列表并打印。那么，可能線程"set"開始改的時候，線程"print"便來打印列表了，輸出就成了一半0一半1，這就是數據的不同步。為了避免這種情況，引入了鎖的概念。 鎖有兩種狀態——鎖定和未鎖定。每當一個線程比如"set"要訪問共享數據時，必須先獲得鎖定；如果已經有別的線程比如"print"獲得鎖定了，那么就讓線程"set"暫停，也就是同步阻塞；等到線程"print"訪問完畢，釋放鎖以后，再讓線程"set"繼續。經過這樣的處理，打印列表時要么全部輸出0，要么全部輸出1，不會再出現一半0一半1的尷尬場面。 線程與鎖的交互如下圖所示： 1.3. 線程通信（條件變量） 然而還有另外一種尷尬的情況：列表并不是一開始就有的；而是通過線程"create"創建的。如果"set"或者"print" 在"create"還沒有運行的時候就訪問列表，將會出現一個異常。使用鎖可以解決這個問題，但是"set"和"print"將需要一個無限循環——他們不知道"create"什么時候會運行，讓"create"在運行后通知"set"和"print"顯然是一個更好的解決方案。于是，引入了條件變量。 條件變量允許線程比如"set"和"print"在條件不滿足的時候（列表為None時）等待，等到條件滿足的時候（列表已經創建）發出一個通知，告訴"set" 和"print"條件已經有了，你們該起床干活了；然后"set"和"print"才繼續運行。 線程與條件變量的交互如下圖所示： ?? 1.4. 線程運行和阻塞的狀態轉換 最后看看線程運行和阻塞狀態的轉換。 阻塞有三種情況：? 同步阻塞是指處于競爭鎖定的狀態，線程請求鎖定時將進入這個狀態，一旦成功獲得鎖定又恢復到運行狀態；? 等待阻塞是指等待其他線程通知的狀態，線程獲得條件鎖定后，調用“等待”將進入這個狀態，一旦其他線程發出通知，線程將進入同步阻塞狀態，再次競爭條件鎖定；? 而其他阻塞是指調用time.sleep()、anotherthread.join()或等待IO時的阻塞，這個狀態下線程不會釋放已獲得的鎖定。 tips: 如果能理解這些內容，接下來的主題將是非常輕松的；并且，這些內容在大部分流行的編程語言里都是一樣的。（意思就是非看懂不可 >_< 嫌作者水平低找別人的教程也要看懂） 2. thread Python通過兩個標準庫thread和threading提供對線程的支持。thread提供了低級別的、原始的線程以及一個簡單的鎖。 01 # encoding: UTF-8 02 import?thread 03 import?time 04 ? 05 # 一個用于在線程中執行的函數 06 def?func(): 07 ????for?i?in?range(5): 08 ????????print?'func' 09 ????????time.sleep(1) 10 ???? 11 ????# 結束當前線程 12 ????# 這個方法與thread.exit_thread()等價 13 ????thread.exit()?# 當func返回時，線程同樣會結束 14 ???????? 15 # 啟動一個線程，線程立即開始運行 16 # 這個方法與thread.start_new_thread()等價 17 # 第一個參數是方法，第二個參數是方法的參數 18 thread.start_new(func, ())?# 方法沒有參數時需要傳入空tuple 19 ? 20 # 創建一個鎖（LockType，不能直接實例化） 21 # 這個方法與thread.allocate_lock()等價 22 lock?=?thread.allocate() 23 ? 24 # 判斷鎖是鎖定狀態還是釋放狀態 25 print?lock.locked() 26 ? 27 # 鎖通常用于控制對共享資源的訪問 28 count?=?0 29 ? 30 # 獲得鎖，成功獲得鎖定后返回True 31 # 可選的timeout參數不填時將一直阻塞直到獲得鎖定 32 # 否則超時后將返回False 33 if?lock.acquire(): 34 ????count?+=?1 35 ???? 36 ????# 釋放鎖 37 ????lock.release() 38 ? 39 # thread模塊提供的線程都將在主線程結束后同時結束 40 time.sleep(6) thread 模塊提供的其他方法：? thread.interrupt_main(): 在其他線程中終止主線程。? thread.get_ident(): 獲得一個代表當前線程的魔法數字，常用于從一個字典中獲得線程相關的數據。這個數字本身沒有任何含義，并且當線程結束后會被新線程復用。 thread還提供了一個ThreadLocal類用于管理線程相關的數據，名為 thread._local，threading中引用了這個類。 由于thread提供的線程功能不多，無法在主線程結束后繼續運行，不提供條件變量等等原因，一般不使用thread模塊，這里就不多介紹了。 3. threading threading基于Java的線程模型設計。鎖（Lock）和條件變量（Condition）在Java中是對象的基本行為（每一個對象都自帶了鎖和條件變量），而在Python中則是獨立的對象。Python Thread提供了Java Thread的行為的子集；沒有優先級、線程組，線程也不能被停止、暫停、恢復、中斷。Java Thread中的部分被Python實現了的靜態方法在threading中以模塊方法的形式提供。 threading 模塊提供的常用方法：? threading.currentThread(): 返回當前的線程變量。? threading.enumerate(): 返回一個包含正在運行的線程的list。正在運行指線程啟動后、結束前，不包括啟動前和終止后的線程。? threading.activeCount(): 返回正在運行的線程數量，與len(threading.enumerate())有相同的結果。 threading模塊提供的類：?? Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local. 3.1. Thread Thread是線程類，與Java類似，有兩種使用方法，直接傳入要運行的方法或從Thread繼承并覆蓋run()： 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 ? 04 # 方法1：將要執行的方法作為參數傳給Thread的構造方法 05 def?func(): 06 ????print?'func() passed to Thread' 07 ? 08 t?=?threading.Thread(target=func) 09 t.start() 10 ? 11 # 方法2：從Thread繼承，并重寫run() 12 class?MyThread(threading.Thread): 13 ????def?run(self): 14 ????????print?'MyThread extended from Thread' 15 ? 16 t?=?MyThread() 17 t.start() 構造方法：? Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})? group: 線程組，目前還沒有實現，庫引用中提示必須是None；? target: 要執行的方法；? name: 線程名；? args/kwargs: 要傳入方法的參數。 實例方法：? isAlive(): 返回線程是否在運行。正在運行指啟動后、終止前。? get/setName(name): 獲取/設置線程名。? is/setDaemon(bool): 獲取/設置是否守護線程。初始值從創建該線程的線程繼承。當沒有非守護線程仍在運行時，程序將終止。? start(): 啟動線程。? join([timeout]): 阻塞當前上下文環境的線程，直到調用此方法的線程終止或到達指定的timeout（可選參數）。 一個使用join()的例子： 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 def?context(tJoin): 06 ????print?'in threadContext.' 07 ????tJoin.start() 08 ???? 09 ????# 將阻塞tContext直到threadJoin終止。 10 ????tJoin.join() 11 ???? 12 ????# tJoin終止后繼續執行。 13 ????print?'out threadContext.' 14 ? 15 def?join(): 16 ????print?'in threadJoin.' 17 ????time.sleep(1) 18 ????print?'out threadJoin.' 19 ? 20 tJoin?=?threading.Thread(target=join) 21 tContext?=?threading.Thread(target=context, args=(tJoin,)) 22 ? 23 tContext.start() 運行結果： in threadContext.? in threadJoin.? out threadJoin.? out threadContext. 3.2. Lock Lock（指令鎖）是可用的最低級的同步指令。Lock處于鎖定狀態時，不被特定的線程擁有。Lock包含兩種狀態——鎖定和非鎖定，以及兩個基本的方法。 可以認為Lock有一個鎖定池，當線程請求鎖定時，將線程至于池中，直到獲得鎖定后出池。池中的線程處于狀態圖中的同步阻塞狀態。 構造方法：? Lock() 實例方法：? acquire([timeout]): 使線程進入同步阻塞狀態，嘗試獲得鎖定。? release(): 釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 data?=?0 06 lock?=?threading.Lock() 07 ? 08 def?func(): 09 ????global?data 10 ????print?'%s acquire lock...'?%?threading.currentThread().getName() 11 ???? 12 ????# 調用acquire([timeout])時，線程將一直阻塞， 13 ????# 直到獲得鎖定或者直到timeout秒后（timeout參數可選）。 14 ????# 返回是否獲得鎖。 15 ????if?lock.acquire(): 16 ????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName() 17 ????????data?+=?1 18 ????????time.sleep(2) 19 ????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName() 20 ???????? 21 ????????# 調用release()將釋放鎖。 22 ????????lock.release() 23 ? 24 t1?=?threading.Thread(target=func) 25 t2?=?threading.Thread(target=func) 26 t3?=?threading.Thread(target=func) 27 t1.start() 28 t2.start() 29 t3.start() 3.3. RLock RLock（可重入鎖）是一個可以被同一個線程請求多次的同步指令。RLock使用了“擁有的線程”和“遞歸等級”的概念，處于鎖定狀態時，RLock被某個線程擁有。擁有RLock的線程可以再次調用acquire()，釋放鎖時需要調用release()相同次數。 可以認為RLock包含一個鎖定池和一個初始值為0的計數器，每次成功調用 acquire()/release()，計數器將+1/-1，為0時鎖處于未鎖定狀態。 構造方法：? RLock() 實例方法：? acquire([timeout])/release(): 跟Lock差不多。 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 rlock?=?threading.RLock() 06 ? 07 def?func(): 08 ????# 第一次請求鎖定 09 ????print?'%s acquire lock...'?%?threading.currentThread().getName() 10 ????if?rlock.acquire(): 11 ????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName() 12 ????????time.sleep(2) 13 ???????? 14 ????????# 第二次請求鎖定 15 ????????print?'%s acquire lock again...'?%?threading.currentThread().getName() 16 ????????if?rlock.acquire(): 17 ????????????print?'%s get the lock.'?%?threading.currentThread().getName() 18 ????????????time.sleep(2) 19 ???????? 20 ????????# 第一次釋放鎖 21 ????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName() 22 ????????rlock.release() 23 ????????time.sleep(2) 24 ???????? 25 ????????# 第二次釋放鎖 26 ????????print?'%s release lock...'?%?threading.currentThread().getName() 27 ????????rlock.release() 28 ? 29 t1?=?threading.Thread(target=func) 30 t2?=?threading.Thread(target=func) 31 t3?=?threading.Thread(target=func) 32 t1.start() 33 t2.start() 34 t3.start() 3.4. Condition Condition（條件變量）通常與一個鎖關聯。需要在多個Contidion中共享一個鎖時，可以傳遞一個Lock/RLock實例給構造方法，否則它將自己生成一個RLock實例。 可以認為，除了Lock帶有的鎖定池外，Condition還包含一個等待池，池中的線程處于狀態圖中的等待阻塞狀態，直到另一個線程調用notify()/notifyAll()通知；得到通知后線程進入鎖定池等待鎖定。 構造方法：? Condition([lock/rlock]) 實例方法：? acquire([timeout])/release(): 調用關聯的鎖的相應方法。? wait([timeout]): 調用這個方法將使線程進入Condition的等待池等待通知，并釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。? notify(): 調用這個方法將從等待池挑選一個線程并通知，收到通知的線程將自動調用acquire()嘗試獲得鎖定（進入鎖定池）；其他線程仍然在等待池中。調用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。? notifyAll(): 調用這個方法將通知等待池中所有的線程，這些線程都將進入鎖定池嘗試獲得鎖定。調用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。 例子是很常見的生產者/消費者模式： 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 # 商品 06 product?=?None 07 # 條件變量 08 con?=?threading.Condition() 09 ? 10 # 生產者方法 11 def?produce(): 12 ????global?product 13 ???? 14 ????if?con.acquire(): 15 ????????while?True: 16 ????????????if?product?is?None: 17 ????????????????print?'produce...' 18 ????????????????product?=?'anything' 19 ???????????????? 20 ????????????????# 通知消費者，商品已經生產 21 ????????????????con.notify() 22 ???????????? 23 ????????????# 等待通知 24 ????????????con.wait() 25 ????????????time.sleep(2) 26 ? 27 # 消費者方法 28 def?consume(): 29 ????global?product 30 ???? 31 ????if?con.acquire(): 32 ????????while?True: 33 ????????????if?product?is?not?None: 34 ????????????????print?'consume...' 35 ????????????????product?=?None 36 ???????????????? 37 ????????????????# 通知生產者，商品已經沒了 38 ????????????????con.notify() 39 ???????????? 40 ????????????# 等待通知 41 ????????????con.wait() 42 ????????????time.sleep(2) 43 ? 44 t1?=?threading.Thread(target=produce) 45 t2?=?threading.Thread(target=consume) 46 t2.start() 47 t1.start() 3.5. Semaphore/BoundedSemaphore Semaphore（信號量）是計算機科學史上最古老的同步指令之一。Semaphore管理一個內置的計數器，每當調用acquire()時-1，調用release() 時+1。計數器不能小于0；當計數器為0時，acquire()將阻塞線程至同步鎖定狀態，直到其他線程調用release()。 基于這個特點，Semaphore經常用來同步一些有“訪客上限”的對象，比如連接池。 BoundedSemaphore 與Semaphore的唯一區別在于前者將在調用release()時檢查計數器的值是否超過了計數器的初始值，如果超過了將拋出一個異常。 構造方法：? Semaphore(value=1): value是計數器的初始值。 實例方法：? acquire([timeout]): 請求Semaphore。如果計數器為0，將阻塞線程至同步阻塞狀態；否則將計數器-1并立即返回。? release(): 釋放Semaphore，將計數器+1，如果使用BoundedSemaphore，還將進行釋放次數檢查。release()方法不檢查線程是否已獲得 Semaphore。 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 # 計數器初值為2 06 semaphore?=?threading.Semaphore(2) 07 ? 08 def?func(): 09 ???? 10 ????# 請求Semaphore，成功后計數器-1；計數器為0時阻塞 11 ????print?'%s acquire semaphore...'?%?threading.currentThread().getName() 12 ????if?semaphore.acquire(): 13 ???????? 14 ????????print?'%s get semaphore'?%?threading.currentThread().getName() 15 ????????time.sleep(4) 16 ???????? 17 ????????# 釋放Semaphore，計數器+1 18 ????????print?'%s release semaphore'?%?threading.currentThread().getName() 19 ????????semaphore.release() 20 ? 21 t1?=?threading.Thread(target=func) 22 t2?=?threading.Thread(target=func) 23 t3?=?threading.Thread(target=func) 24 t4?=?threading.Thread(target=func) 25 t1.start() 26 t2.start() 27 t3.start() 28 t4.start() 29 ? 30 time.sleep(2) 31 ? 32 # 沒有獲得semaphore的主線程也可以調用release 33 # 若使用BoundedSemaphore，t4釋放semaphore時將拋出異常 34 print?'MainThread release semaphore without acquire' 35 semaphore.release() 3.6. Event Event（事件）是最簡單的線程通信機制之一：一個線程通知事件，其他線程等待事件。Event內置了一個初始為False的標志，當調用set()時設為True，調用clear()時重置為 False。wait()將阻塞線程至等待阻塞狀態。 Event其實就是一個簡化版的 Condition。Event沒有鎖，無法使線程進入同步阻塞狀態。 構造方法：? Event() 實例方法：? isSet(): 當內置標志為True時返回True。? set(): 將標志設為True，并通知所有處于等待阻塞狀態的線程恢復運行狀態。? clear(): 將標志設為False。? wait([timeout]): 如果標志為True將立即返回，否則阻塞線程至等待阻塞狀態，等待其他線程調用set()。 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 import?time 04 ? 05 event?=?threading.Event() 06 ? 07 def?func(): 08 ????# 等待事件，進入等待阻塞狀態 09 ????print?'%s wait for event...'?%?threading.currentThread().getName() 10 ????event.wait() 11 ???? 12 ????# 收到事件后進入運行狀態 13 ????print?'%s recv event.'?%?threading.currentThread().getName() 14 ? 15 t1?=?threading.Thread(target=func) 16 t2?=?threading.Thread(target=func) 17 t1.start() 18 t2.start() 19 ? 20 time.sleep(2) 21 ? 22 # 發送事件通知 23 print?'MainThread set event.' 24 event.set() 3.7. Timer Timer（定時器）是Thread的派生類，用于在指定時間后調用一個方法。 構造方法：? Timer(interval, function, args=[], kwargs={})? interval: 指定的時間? function: 要執行的方法? args/kwargs: 方法的參數 實例方法：? Timer從Thread派生，沒有增加實例方法。 1 # encoding: UTF-8 2 import?threading 3 ? 4 def?func(): 5 ????print?'hello timer!' 6 ? 7 timer?=?threading.Timer(5, func) 8 timer.start() 3.8. local local是一個小寫字母開頭的類，用于管理 thread-local（線程局部的）數據。對于同一個local，線程無法訪問其他線程設置的屬性；線程設置的屬性不會被其他線程設置的同名屬性替換。 可以把local看成是一個“線程-屬性字典”的字典，local封裝了從自身使用線程作為 key檢索對應的屬性字典、再使用屬性名作為key檢索屬性值的細節。 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 ? 04 local?=?threading.local() 05 local.tname?=?'main' 06 ? 07 def?func(): 08 ????local.tname?=?'notmain' 09 ????print?local.tname 10 ? 11 t1?=?threading.Thread(target=func) 12 t1.start() 13 t1.join() 14 ? 15 print?local.tname ? 熟練掌握Thread、Lock、Condition就可以應對絕大多數需要使用線程的場合，某些情況下local也是非常有用的東西。本文的最后使用這幾個類展示線程基礎中提到的場景： 01 # encoding: UTF-8 02 import?threading 03 ? 04 alist?=?None 05 condition?=?threading.Condition() 06 ? 07 def?doSet(): 08 ????if?condition.acquire(): 09 ????????while?alist?is?None: 10 ????????????condition.wait() 11 ????????for?i?in?range(len(alist))[::-1]: 12 ????????????alist[i]?=?1 13 ????????condition.release() 14 ? 15 def?doPrint(): 16 ????if?condition.acquire(): 17 ????????while?alist?is?None: 18 ????????????condition.wait() 19 ????????for?i?in?alist: 20 ????????????print?i, 21 ????????print 22 ????????condition.release() 23 ? 24 def?doCreate(): 25 ????global?alist 26 ????if?condition.acquire(): 27 ????????if?alist?is?None: 28 ????????????alist?=?[0?for?i?in?range(10)] 29 ????????????condition.notifyAll() 30 ????????condition.release() 31 ? 32 tset?=?threading.Thread(target=doSet,name='tset') 33 tprint?=?threading.Thread(target=doPrint,name='tprint') 34 tcreate?=?threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate') 35 tset.start() 36 tprint.start() 37 tcreate.start()

posted on 2011-10-27 17:15 linyawen 閱讀(...) 評論(...) 編輯 收藏

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python线程指南 ---转自 http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/06/26/1765808.html的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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