問(wèn)題的提出

上一節(jié)的例子中，每個(gè)線程互相獨(dú)立，相互之間沒(méi)有任何關(guān)系。現(xiàn)在假設(shè)這樣一個(gè)例子：有一個(gè)全局的計(jì)數(shù)num，每個(gè)線程獲取這個(gè)全局的計(jì)數(shù)，根據(jù)num進(jìn)行一些處理，然后將num加1。很容易寫出這樣的代碼：

#encoding: UTF-8import threading

import time

class MyThread(threading.Thread):

def run(self):

global num

time.sleep(1)

num = num+1

msg = self.name+'set num to '+str(num)

print(msg)

num = 0

def test():

for i in range(5):

t = MyThread()

t.start()

if __name__ == '__main__':

test()

但是運(yùn)行結(jié)果是不正確的：

Thread-5 set num to 2

Thread-3 set num to 3

Thread-2 set num to 5

Thread-1 set num to 5

Thread-4 set num to 4

問(wèn)題產(chǎn)生的原因就是沒(méi)有控制多個(gè)線程對(duì)同一資源的訪問(wèn)，對(duì)數(shù)據(jù)造成破壞，使得線程運(yùn)行的結(jié)果不可預(yù)期。這種現(xiàn)象稱為“線程不安全”。

互斥鎖同步

上面的例子引出了多線程編程的最常見問(wèn)題：數(shù)據(jù)共享。當(dāng)多個(gè)線程都修改某一個(gè)共享數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要進(jìn)行同步控制。

線程同步能夠保證多個(gè)線程安全訪問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)資源，最簡(jiǎn)單的同步機(jī)制是引入互斥鎖。互斥鎖為資源引入一個(gè)狀態(tài)：鎖定/非鎖定。某個(gè)線程要更改共享數(shù)據(jù)時(shí)，先將其鎖定，此時(shí)資源的狀態(tài)為“鎖定”，其他線程不能更改；直到該線程釋放資源，將資源的狀態(tài)變成“非鎖定”，其他的線程才能再次鎖定該資源。互斥鎖保證了每次只有一個(gè)線程進(jìn)行寫入操作，從而保證了多線程情況下數(shù)據(jù)的正確性。

threading模塊中定義了Lock類，可以方便的處理鎖定：

#創(chuàng)建鎖mutex = threading.Lock()

#鎖定mutex.acquire([timeout])

#釋放mutex.release()

其中，鎖定方法acquire可以有一個(gè)超時(shí)時(shí)間的可選參數(shù)timeout。如果設(shè)定了timeout，則在超時(shí)后通過(guò)返回值可以判斷是否得到了鎖，從而可以進(jìn)行一些其他的處理。

使用互斥鎖實(shí)現(xiàn)上面的例子的代碼如下：

import threading

import time

class MyThread(threading.Thread):

def run(self):

global num

time.sleep(1)

if mutex.acquire(1):

num = num+1

msg = self.name+'set num to '+str(num)

print(msg)

mutex.release()

num = 0

mutex = threading.Lock()

def test():

for i in range(5):

t = MyThread()

t.start()

if __name__ == '__main__':

test()

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-3 set num to 1

Thread-4 set num to 2

Thread-5 set num to 3

Thread-2 set num to 4

Thread-1 set num to 5

可以看到，加入互斥鎖后，運(yùn)行結(jié)果與預(yù)期相符。

同步阻塞

當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時(shí)，鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個(gè)線程可以獲得鎖。如果此時(shí)另一個(gè)線程試圖獲得這個(gè)鎖，該線程就會(huì)變?yōu)椤癰locked”狀態(tài)，稱為“同步阻塞”(參見多線程的基本概念)。

直到擁有鎖的線程調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后，鎖進(jìn)入“unlocked”狀態(tài)。線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個(gè)來(lái)獲得鎖，并使得該線程進(jìn)入運(yùn)行(running)狀態(tài)。

互斥鎖最基本的內(nèi)容就是這些，下一節(jié)將討論可重入鎖(RLock)和死鎖問(wèn)題。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python多线程同步与互斥_python多线程编程(3): 使用互斥锁同步线程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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