文章目錄

• 一、前言
• 二、線程不安全的現(xiàn)象
• • 2.1、代碼
  • 2.2、運(yùn)行
• 三、使用互斥鎖解決線程不安全
• • 3.1、代碼
  • 3.2、運(yùn)行
• 四、忘記釋放互斥鎖，造成死鎖
• • 4.1、代碼
  • 4.2、運(yùn)行
  • 4.3、造成死鎖的一種常見案例
• 五、with語句拯救粗心的人類
• • 5.1、with語句在互斥鎖上的使用
  • 5.3、運(yùn)行的結(jié)果

一、前言

python多線程與單片機(jī)的RTOS在調(diào)度規(guī)則完全不一樣。python多線程的調(diào)度程序會在任何時候中斷線程（相當(dāng)于調(diào)度，所以python多線程的調(diào)度可以說是很難控制的），單片機(jī)的RTOS會有相應(yīng)的API來產(chǎn)生調(diào)度（調(diào)度是可控的）。

線程與協(xié)程之間的比較還有最后一點(diǎn)要說明：如果使用線程做過重要的編程，就知道寫出程序有多么困難，因?yàn)檎{(diào)度程序任何時候都可能中斷線程。必須記住保留鎖，去保護(hù)程序中的重要部分，防止多步操作在執(zhí)行的過程中被中斷，防止數(shù)據(jù)處于無效狀態(tài)。 —《流暢的Python》- Luciano Ramalho

所以，在我看來：python的協(xié)程與單片機(jī)的RTOS才是相似的。

—加粗樣式

多線程的優(yōu)勢在于并發(fā)性，即可以同時運(yùn)行多個任務(wù)。但是當(dāng)線程需要使用共享數(shù)據(jù)時，也可能會由于數(shù)據(jù)不同步產(chǎn)生“錯誤情況”，這是由系統(tǒng)的線程調(diào)度具有一定的隨機(jī)性造成的。

由于線程之間的任務(wù)執(zhí)行是CPU進(jìn)行隨機(jī)調(diào)度的，并且每個線程可能只執(zhí)行了n條指令之后就被切換到別的線程了。當(dāng)多個線程同時操作一個對象，如果沒有很好地保護(hù)該對象，會造成程序結(jié)果的不可預(yù)期，這被稱為“線程不安全”。為了保證數(shù)據(jù)安全，設(shè)計(jì)了線程鎖，即同一時刻只允許一個線程操作該數(shù)據(jù)。

B站有一個視頻講解線程安全問題，個人覺得不錯。

【2021最新版】Python 并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)，用多線程、多進(jìn)程、多協(xié)程加速程序運(yùn)行

二、線程不安全的現(xiàn)象

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2.1、代碼

代碼的目的是讓number累加到2000000（2百萬），線程counter_1將number累加到1000000，線程counter_2將number累加到2000000。

# python3.9 import threading import timenumber = 0 # lock = threading.Lock()def counter_1():"""子線程1，counter_1"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量# global lock # lock.acquire()for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))# lock.release()def counter_2():"""子線程2，counter_2"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量# global lock# lock.acquire()for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))# lock.release()def main():t1 = threading.Thread(target=counter_1,name="counter_1",daemon=True)t2 = threading.Thread(target=counter_2,name="counter_2",daemon=True)t1.start()t2.start()t1.join()t2.join()print("程序運(yùn)行結(jié)束，number =",number)if __name__ == "__main__":main()

2.2、運(yùn)行

從運(yùn)行的四次結(jié)果看來，每一次的結(jié)果都不一樣，而且都沒有出現(xiàn)一次2000000。這個現(xiàn)象就是因?yàn)槎鄠€線程同時訪問一個對象所造成的線程不安全問題。

三、使用互斥鎖解決線程不安全

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3.1、代碼

# python3.9 import threading import timenumber = 0 lock = threading.Lock() # 互斥鎖def counter_1():"""子線程1，counter_1"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量 lock.acquire() # 獲取互斥鎖for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))lock.release() # 釋放互斥鎖（千萬記得用完要釋放，否則會出現(xiàn)死鎖）def counter_2():"""子線程2，counter_2"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量lock.acquire() # 獲取互斥鎖for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))lock.release() # 釋放互斥鎖（千萬記得用完要釋放，否則會出現(xiàn)死鎖）def main():t1 = threading.Thread(target=counter_1,name="counter_1",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_1t2 = threading.Thread(target=counter_2,name="counter_2",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_2t1.start() # 啟動線程counter_1t2.start() # 啟動線程counter_2t1.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_1運(yùn)行結(jié)束t2.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_2運(yùn)行結(jié)束print("程序運(yùn)行結(jié)束，number =",number)if __name__ == "__main__":main()

3.2、運(yùn)行

四次運(yùn)行的結(jié)果都符合預(yù)期的2000000，表示互斥鎖解決了線程不安全的問題。但是，獲取互斥鎖并使用完之后一定，一定，一定要釋放互斥鎖。否則，會出現(xiàn)死鎖的問題。（其他獲取互斥鎖的線程將一直阻塞在那里。）

四、忘記釋放互斥鎖，造成死鎖

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4.1、代碼

# python3.9 import threading import timenumber = 0 lock = threading.Lock() # 互斥鎖def counter_1():"""子線程1，counter_1"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量 lock.acquire() # 獲取互斥鎖for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))# lock.release() # 釋放互斥鎖（千萬記得用完要釋放，否則會出現(xiàn)死鎖）def counter_2():"""子線程2，counter_2"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量lock.acquire() # 獲取互斥鎖for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))lock.release() # 釋放互斥鎖（千萬記得用完要釋放，否則會出現(xiàn)死鎖）def main():t1 = threading.Thread(target=counter_1,name="counter_1",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_1t2 = threading.Thread(target=counter_2,name="counter_2",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_2t1.start() # 啟動線程counter_1t2.start() # 啟動線程counter_2t1.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_1運(yùn)行結(jié)束t2.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_2運(yùn)行結(jié)束print("程序運(yùn)行結(jié)束，number =",number)if __name__ == "__main__":main()

在這里我故意忘記將獲取的互斥鎖釋放回去了，會出現(xiàn)什么問題？

4.2、運(yùn)行

程序卡死在哪里？？我在代碼上加入一句代碼看看程序是不是真的卡在線程counter_2里。

運(yùn)行代碼看看。

運(yùn)行的結(jié)果證明了線程counter_2被阻塞在lock.acquire( )代碼這里，并一直一直阻塞下去，造成整個python程序卡死。

所以，緊記要釋放互斥鎖。

4.3、造成死鎖的一種常見案例

為了簡化問題，我們設(shè)有兩個并發(fā)的線程（ 線程A 和 線程B )，需要 資源1 和 資源2 .假設(shè) 線程A 需要 資源1 ， 線程B 需要 資源2 .在這種情況下，兩個線程都使用各自的鎖，目前為止沒有沖突。現(xiàn)在假設(shè)，在雙方釋放鎖之前， 線程A 需要 資源2 的鎖， 線程B 需要 資源1 的鎖，沒有資源線程不會繼續(xù)執(zhí)行。鑒于目前兩個資源的鎖都是被占用的，而且在對方的鎖釋放之前都處于等待且不釋放鎖的狀態(tài)。這是死鎖的典型情況。所以如上所說，使用鎖來解決同步問題是一個可行卻存在潛在問題的方案。 —摘自《python并行編程中文版》

五、with語句拯救粗心的人類

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5.1、with語句在互斥鎖上的使用

# python3.9 import threading import timenumber = 0 lock = threading.Lock() # 互斥鎖def counter_1():"""子線程1，counter_1"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量# 使用with語句管理互斥鎖 with lock:# 鎖的對象for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))def counter_2():"""子線程2，counter_2"""global number # 聲明number是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量global lock # 聲明lock是全局變量，并不是函數(shù)的局部變量# 使用with語句管理互斥鎖with lock:# 鎖的對象for i in range(1000000):number +=1print("子線程%s運(yùn)算結(jié)束后，number = %s" % (threading.current_thread().getName(),number))def main():t1 = threading.Thread(target=counter_1,name="counter_1",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_1t2 = threading.Thread(target=counter_2,name="counter_2",daemon=True) #創(chuàng)建線程counter_2t1.start() # 啟動線程counter_1t2.start() # 啟動線程counter_2t1.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_1運(yùn)行結(jié)束t2.join() # 阻塞主線程，等待線程counter_2運(yùn)行結(jié)束print("程序運(yùn)行結(jié)束，number =",number)if __name__ == "__main__":main()

5.3、運(yùn)行的結(jié)果

從運(yùn)行的結(jié)果看來并沒有出現(xiàn)線程不安全問題。

with語句真?zhèn)ゴ笥趾啙?#xff01;！！！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python | threading02 - 互斥锁解决多个线程之间随机调度，造成“线程不安全”的问题。的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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