?一、Python中的線(xiàn)程使用：

????Python中使用線(xiàn)程有兩種方式：函數(shù)或者用類(lèi)來(lái)包裝線(xiàn)程對(duì)象。

1、??函數(shù)式：調(diào)用thread模塊中的start_new_thread()函數(shù)來(lái)產(chǎn)生新線(xiàn)程。如下例：

?

import?time??

import?thread??

def?timer(no,?interval):??

????cnt?=?0??

????while?cnt<10:??

????????print?'Thread:(%d)?Time:%s\n'%(no,?time.ctime())??

????????time.sleep(interval)??

????????cnt+=1??

????thread.exit_thread()??

?????

???

def?test():?#Use?thread.start_new_thread()?to?create?2?new?threads??

????thread.start_new_thread(timer,?(1,1))??

????thread.start_new_thread(timer,?(2,2))??

???

if?__name__=='__main__':??

????test()??

?

?

????上面的例子定義了一個(gè)線(xiàn)程函數(shù)timer,它打印出10條時(shí)間記錄后退出，每次打印的間隔由interval參數(shù)決定。thread.start_new_thread(function, args[, kwargs])的第一個(gè)參數(shù)是線(xiàn)程函數(shù)（本例中的timer方法），第二個(gè)參數(shù)是傳遞給線(xiàn)程函數(shù)的參數(shù)，它必須是tuple類(lèi)型，kwargs是可選參數(shù)。

????線(xiàn)程的結(jié)束可以等待線(xiàn)程自然結(jié)束，也可以在線(xiàn)程函數(shù)中調(diào)用thread.exit()或thread.exit_thread()方法。

2、??創(chuàng)建threading.Thread的子類(lèi)來(lái)包裝一個(gè)線(xiàn)程對(duì)象，如下例：

?

import?threading??

import?time??

class?timer(threading.Thread):?#The?timer?class?is?derived?from?the?class?threading.Thread??

????def?__init__(self,?num,?interval):??

????????threading.Thread.__init__(self)??

????????self.thread_num?=?num??

????????self.interval?=?interval??

????????self.thread_stop?=?False??

???

????def?run(self):?#Overwrite?run()?method,?put?what?you?want?the?thread?do?here??

????????while?not?self.thread_stop:??

????????????print?'Thread?Object(%d),?Time:%s\n'?%(self.thread_num,?time.ctime())??

????????????time.sleep(self.interval)??

????def?stop(self):??

????????self.thread_stop?=?True??

?????????

???

def?test():??

????thread1?=?timer(1,?1)??

????thread2?=?timer(2,?2)??

????thread1.start()??

????thread2.start()??

????time.sleep(10)??

????thread1.stop()??

????thread2.stop()??

????return??

???

if?__name__?==?'__main__':??

????test()??

?

?

???

????就我個(gè)人而言，比較喜歡第二種方式，即創(chuàng)建自己的線(xiàn)程類(lèi)，必要時(shí)重寫(xiě)threading.Thread類(lèi)的方法，線(xiàn)程的控制可以由自己定制。

threading.Thread類(lèi)的使用：

1，在自己的線(xiàn)程類(lèi)的__init__里調(diào)用threading.Thread.__init__(self, name = threadname)

Threadname為線(xiàn)程的名字

2，?run()，通常需要重寫(xiě)，編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)做需要的功能。

3，getName()，獲得線(xiàn)程對(duì)象名稱(chēng)

4，setName()，設(shè)置線(xiàn)程對(duì)象名稱(chēng)

5，start()，啟動(dòng)線(xiàn)程

6，jion([timeout])，等待另一線(xiàn)程結(jié)束后再運(yùn)行。

7，setDaemon(bool)，設(shè)置子線(xiàn)程是否隨主線(xiàn)程一起結(jié)束，必須在start()之前調(diào)用。默認(rèn)為False。

8，isDaemon()，判斷線(xiàn)程是否隨主線(xiàn)程一起結(jié)束。

9，isAlive()，檢查線(xiàn)程是否在運(yùn)行中。

????此外threading模塊本身也提供了很多方法和其他的類(lèi)，可以幫助我們更好的使用和管理線(xiàn)程。可以參看http://www.python.org/doc/2.5.2/lib/module-threading.html。

?

?

假設(shè)兩個(gè)線(xiàn)程對(duì)象t1和t2都要對(duì)num=0進(jìn)行增1運(yùn)算，t1和t2都各對(duì)num修改10次，num的最終的結(jié)果應(yīng)該為20。但是由于是多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)，有可能出現(xiàn)下面情況：在num=0時(shí)，t1取得num=0。系統(tǒng)此時(shí)把t1調(diào)度為”sleeping”狀態(tài)，把t2轉(zhuǎn)換為”running”狀態(tài)，t2頁(yè)獲得num=0。然后t2對(duì)得到的值進(jìn)行加1并賦給num，使得num=1。然后系統(tǒng)又把t2調(diào)度為”sleeping”，把t1轉(zhuǎn)為”running”。線(xiàn)程t1又把它之前得到的0加1后賦值給num。這樣，明明t1和t2都完成了1次加1工作，但結(jié)果仍然是num=1。

????上面的case描述了多線(xiàn)程情況下最常見(jiàn)的問(wèn)題之一：數(shù)據(jù)共享。當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程都要去修改某一個(gè)共享數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們需要對(duì)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行同步。

1、??簡(jiǎn)單的同步

最簡(jiǎn)單的同步機(jī)制就是“鎖”。鎖對(duì)象由threading.RLock類(lèi)創(chuàng)建。線(xiàn)程可以使用鎖的acquire()方法獲得鎖，這樣鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個(gè)線(xiàn)程可以獲得鎖。如果當(dāng)另一個(gè)線(xiàn)程試圖獲得這個(gè)鎖的時(shí)候，就會(huì)被系統(tǒng)變?yōu)椤癰locked”狀態(tài)，直到那個(gè)擁有鎖的線(xiàn)程調(diào)用鎖的release()方法來(lái)釋放鎖，這樣鎖就會(huì)進(jìn)入“unlocked”狀態(tài)。“blocked”狀態(tài)的線(xiàn)程就會(huì)收到一個(gè)通知，并有權(quán)利獲得鎖。如果多個(gè)線(xiàn)程處于“blocked”狀態(tài)，所有線(xiàn)程都會(huì)先解除“blocked”狀態(tài)，然后系統(tǒng)選擇一個(gè)線(xiàn)程來(lái)獲得鎖，其他的線(xiàn)程繼續(xù)沉默（“blocked”）。

Python中的thread模塊和Lock對(duì)象是Python提供的低級(jí)線(xiàn)程控制工具，使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單。如下例所示：

?

import?thread??

import?time??

mylock?=?thread.allocate_lock()??#Allocate?a?lock??

num=0??#Shared?resource??

??

def?add_num(name):??

????global?num??

????while?True:??

????????mylock.acquire()?#Get?the?lock???

????????#?Do?something?to?the?shared?resource??

????????print?'Thread?%s?locked!?num=%s'%(name,str(num))??

????????if?num?>=?5:??

????????????print?'Thread?%s?released!?num=%s'%(name,str(num))??

????????????mylock.release()??

????????????thread.exit_thread()??

????????num+=1??

????????print?'Thread?%s?released!?num=%s'%(name,str(num))??

????????mylock.release()??#Release?the?lock.??

??

def?test():??

????thread.start_new_thread(add_num,?('A',))??

????thread.start_new_thread(add_num,?('B',))??

??

if?__name__==?'__main__':??

????test()??

?

Python?在thread的基礎(chǔ)上還提供了一個(gè)高級(jí)的線(xiàn)程控制庫(kù)，就是之前提到過(guò)的threading。Python的threading module是在建立在thread module基礎(chǔ)之上的一個(gè)module，在threading module中，暴露了許多thread module中的屬性。在thread module中，python提供了用戶(hù)級(jí)的線(xiàn)程同步工具“Lock”對(duì)象。而在threading module中，python又提供了Lock對(duì)象的變種: RLock對(duì)象。RLock對(duì)象內(nèi)部維護(hù)著一個(gè)Lock對(duì)象，它是一種可重入的對(duì)象。對(duì)于Lock對(duì)象而言，如果一個(gè)線(xiàn)程連續(xù)兩次進(jìn)行acquire操作，那么由于第一次acquire之后沒(méi)有release，第二次acquire將掛起線(xiàn)程。這會(huì)導(dǎo)致Lock對(duì)象永遠(yuǎn)不會(huì)release，使得線(xiàn)程死鎖。RLock對(duì)象允許一個(gè)線(xiàn)程多次對(duì)其進(jìn)行acquire操作，因?yàn)樵谄鋬?nèi)部通過(guò)一個(gè)counter變量維護(hù)著線(xiàn)程acquire的次數(shù)。而且每一次的acquire操作必須有一個(gè)release操作與之對(duì)應(yīng)，在所有的release操作完成之后，別的線(xiàn)程才能申請(qǐng)?jiān)揜Lock對(duì)象。

下面來(lái)看看如何使用threading的RLock對(duì)象實(shí)現(xiàn)同步。

?

import?threading??

mylock?=?threading.RLock()??

num=0??

???

class?myThread(threading.Thread):??

????def?__init__(self,?name):??

????????threading.Thread.__init__(self)??

????????self.t_name?=?name??

??????????

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

????????global?num??

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

????????????mylock.acquire()??

????????????print?'\nThread(%s)?locked,?Number:?%d'%(self.t_name,?num)??

????????????if?num>=4:??

????????????????mylock.release()??

????????????????print?'\nThread(%s)?released,?Number:?%d'%(self.t_name,?num)??

????????????????break??

????????????num+=1??

????????????print?'\nThread(%s)?released,?Number:?%d'%(self.t_name,?num)??

????????????mylock.release()??

??????????????

def?test():??

????thread1?=?myThread('A')??

????thread2?=?myThread('B')??

????thread1.start()??

????thread2.start()??

???

if?__name__==?'__main__':??

????test()??

?

我們把修改共享數(shù)據(jù)的代碼成為“臨界區(qū)”。必須將所有“臨界區(qū)”都封閉在同一個(gè)鎖對(duì)象的acquire和release之間。

2、??條件同步

鎖只能提供最基本的同步。假如只在發(fā)生某些事件時(shí)才訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)“臨界區(qū)”，這時(shí)需要使用條件變量Condition。

Condition對(duì)象是對(duì)Lock對(duì)象的包裝，在創(chuàng)建Condition對(duì)象時(shí)，其構(gòu)造函數(shù)需要一個(gè)Lock對(duì)象作為參數(shù)，如果沒(méi)有這個(gè)Lock對(duì)象參數(shù)，Condition將在內(nèi)部自行創(chuàng)建一個(gè)Rlock對(duì)象。在Condition對(duì)象上，當(dāng)然也可以調(diào)用acquire和release操作，因?yàn)閮?nèi)部的Lock對(duì)象本身就支持這些操作。但是Condition的價(jià)值在于其提供的wait和notify的語(yǔ)義。

條件變量是如何工作的呢？首先一個(gè)線(xiàn)程成功獲得一個(gè)條件變量后，調(diào)用此條件變量的wait()方法會(huì)導(dǎo)致這個(gè)線(xiàn)程釋放這個(gè)鎖，并進(jìn)入“blocked”狀態(tài)，直到另一個(gè)線(xiàn)程調(diào)用同一個(gè)條件變量的notify()方法來(lái)喚醒那個(gè)進(jìn)入“blocked”狀態(tài)的線(xiàn)程。如果調(diào)用這個(gè)條件變量的notifyAll()方法的話(huà)就會(huì)喚醒所有的在等待的線(xiàn)程。

如果程序或者線(xiàn)程永遠(yuǎn)處于“blocked”狀態(tài)的話(huà)，就會(huì)發(fā)生死鎖。所以如果使用了鎖、條件變量等同步機(jī)制的話(huà)，一定要注意仔細(xì)檢查，防止死鎖情況的發(fā)生。對(duì)于可能產(chǎn)生異常的臨界區(qū)要使用異常處理機(jī)制中的finally子句來(lái)保證釋放鎖。等待一個(gè)條件變量的線(xiàn)程必須用notify()方法顯式的喚醒，否則就永遠(yuǎn)沉默。保證每一個(gè)wait()方法調(diào)用都有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的notify()調(diào)用，當(dāng)然也可以調(diào)用notifyAll()方法以防萬(wàn)一。

?

?

生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題是典型的同步問(wèn)題。這里簡(jiǎn)單介紹兩種不同的實(shí)現(xiàn)方法。

1，??條件變量

?

import?threading??

??

import?time??

??

class?Producer(threading.Thread):??

??

????def?__init__(self,?t_name):??

??

????????threading.Thread.__init__(self,?name=t_name)??

??

???

??

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

??

????????global?x??

??

????????con.acquire()??

??

????????if?x?>?0:??

??

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

??

????????else:??

??

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

??

????????????????x=x+1??

??

????????????????print?"producing..."?+?str(x)??

??

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

??

????????print?x??

??

????????con.release()??

??

???

??

class?Consumer(threading.Thread):??

??

????def?__init__(self,?t_name):??

??

????????threading.Thread.__init__(self,?name=t_name)??

??

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

??

????????global?x??

??

????????con.acquire()??

??

????????if?x?==?0:??

??

????????????print?'consumer?wait1'??

??

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

??

????????else:??

??

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

??

????????????????x=x-1??

??

????????????????print?"consuming..."?+?str(x)??

??

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

??

????????print?x??

??

????????con.release()??

??

???

??

con?=?threading.Condition()??

??

x=0??

??

print?'start?consumer'??

??

c=Consumer('consumer')??

??

print?'start?producer'??

??

p=Producer('producer')??

??

???

??

p.start()??

??

c.start()??

??

p.join()??

??

c.join()??

??

print?x??

??

?

?

????上面的例子中，在初始狀態(tài)下，Consumer處于wait狀態(tài)，Producer連續(xù)生產(chǎn)（對(duì)x執(zhí)行增1操作）5次后，notify正在等待的Consumer。Consumer被喚醒開(kāi)始消費(fèi)（對(duì)x執(zhí)行減1操作）?

2，??同步隊(duì)列

Python中的Queue對(duì)象也提供了對(duì)線(xiàn)程同步的支持。使用Queue對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)者和多個(gè)消費(fèi)者形成的FIFO的隊(duì)列。

生產(chǎn)者將數(shù)據(jù)依次存入隊(duì)列，消費(fèi)者依次從隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)。

?

?

#?producer_consumer_queue??

??

from?Queue?import?Queue??

??

import?random??

??

import?threading??

??

import?time??

??

???

??

#Producer?thread??

??

class?Producer(threading.Thread):??

??

????def?__init__(self,?t_name,?queue):??

??

????????threading.Thread.__init__(self,?name=t_name)??

??

????????self.data=queue??

??

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

??

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

??

????????????print?"%s:?%s?is?producing?%d?to?the?queue!\n"?%(time.ctime(),?self.getName(),?i)??

??

????????????self.data.put(i)??

??

????????????time.sleep(random.randrange(10)/5)??

??

????????print?"%s:?%s?finished!"?%(time.ctime(),?self.getName())??

??

???

??

#Consumer?thread??

??

class?Consumer(threading.Thread):??

??

????def?__init__(self,?t_name,?queue):??

??

????????threading.Thread.__init__(self,?name=t_name)??

??

????????self.data=queue??

??

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

??

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

??

????????????val?=?self.data.get()??

??

????????????print?"%s:?%s?is?consuming.?%d?in?the?queue?is?consumed!\n"?%(time.ctime(),?self.getName(),?val)??

??

????????????time.sleep(random.randrange(10))??

??

????????print?"%s:?%s?finished!"?%(time.ctime(),?self.getName())??

??

???

??

#Main?thread??

??

def?main():??

??

????queue?=?Queue()??

??

????producer?=?Producer('Pro.',?queue)??

??

????consumer?=?Consumer('Con.',?queue)??

??

????producer.start()??

??

????consumer.start()??

??

????producer.join()??

??

????consumer.join()??

??

????print?'All?threads?terminate!'??

??

???

??

if?__name__?==?'__main__':??

??

????main()??

?

?

在上面的例子中，Producer在隨機(jī)的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)一個(gè)“產(chǎn)品”，放入隊(duì)列中。Consumer發(fā)現(xiàn)隊(duì)列中有了“產(chǎn)品”，就去消費(fèi)它。本例中，由于Producer生產(chǎn)的速度快于Consumer消費(fèi)的速度，所以往往Producer生產(chǎn)好幾個(gè)“產(chǎn)品”后，Consumer才消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品。

Queue模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持多producer和多consumer的FIFO隊(duì)列。當(dāng)共享信息需要安全的在多線(xiàn)程之間交換時(shí)，Queue非常有用。Queue的默認(rèn)長(zhǎng)度是無(wú)限的，但是可以設(shè)置其構(gòu)造函數(shù)的maxsize參數(shù)來(lái)設(shè)定其長(zhǎng)度。Queue的put方法在隊(duì)尾插入，該方法的原型是：

put(?item[, block[, timeout]])

如果可選參數(shù)block為true并且timeout為None（缺省值），線(xiàn)程被block，直到隊(duì)列空出一個(gè)數(shù)據(jù)單元。如果timeout大于0，在timeout的時(shí)間內(nèi)，仍然沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)單元，Full exception被拋出。反之，如果block參數(shù)為false（忽略timeout參數(shù)），item被立即加入到空閑數(shù)據(jù)單元中，如果沒(méi)有空閑數(shù)據(jù)單元，Full exception被拋出。

Queue的get方法是從隊(duì)首取數(shù)據(jù)，其參數(shù)和put方法一樣。如果block參數(shù)為true且timeout為None（缺省值），線(xiàn)程被block，直到隊(duì)列中有數(shù)據(jù)。如果timeout大于0，在timeout時(shí)間內(nèi)，仍然沒(méi)有可取數(shù)據(jù)，Empty exception被拋出。反之，如果block參數(shù)為false（忽略timeout參數(shù)），隊(duì)列中的數(shù)據(jù)被立即取出。如果此時(shí)沒(méi)有可取數(shù)據(jù)，Empty exception也會(huì)被拋出。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/imhurley/p/3803271.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python多线程学习的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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