python-线程同步 - Lock、RLock学习

 dis库是python(默认的CPython)自带的一个库,可以用来分析字节码

import dis


def add1():
    a += 1


def desc1():
    b -= 1
    print(b)

print(dis.dis(add1))
print(dis.dis(desc1))

 执行结果：

前面的数字 17、21、22 第一列表示对应源代码的行数。第二列的数字是字节码的索引。第三列是指令本身对应的人类可读的名字。第四列表示指令的参数。第5列则是计算后的实际参数。

 17           0 LOAD_FAST                0 (a)  #加载变量a到内存   
              2 LOAD_CONST               1 (1)  #加载1 到内存
              4 INPLACE_ADD  #执行加 计算
              6 STORE_FAST               0 (a)  #把结果赋值给a
              8 LOAD_CONST               0 (None)
             10 RETURN_VALUE
None
 21           0 LOAD_FAST                0 (b)
              2 LOAD_CONST               1 (1)
              4 INPLACE_SUBTRACT
              6 STORE_FAST               0 (b)

 22           8 LOAD_GLOBAL              0 (print)
             10 LOAD_FAST                0 (b)
             12 CALL_FUNCTION            1
             14 POP_TOP
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             18 RETURN_VALUE
None

 

假如add1和desc1函数里的 变量 a和b使用同一个全局变量，并分别放到多线程中运行，：

import dis
from threading import Thread
from threading import Lock
a = 0
lock = Lock()
def add1():
    global a
    global lock

    for x in range(1000000):
        # lock.acquire()
        a += 1
        # lock.release()
def desc1():
    global a
    global lock

    for x in range(1000000):
        # lock.acquire()
        a -= 1
        # lock.release()
if __name__ == "__main__":
    thread1 = Thread(target=add1)
    thread2 = Thread(target=desc1)
    thread1.start()
    thread2.start()
    thread1.join()
    thread2.join()
    print(a)

执行结果会变，因为Thread的run方法不是线程安全的，GIL 在线程运行过程中，会不断切换，又共用的同个变量就出现这问题了。

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
-124668

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
694972

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
-246256

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
-310544

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
-592669

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>

为了解决这个问题，Python 的 threading 模块引入了锁（Lock）。threading 模块提供了 Lock 和 RLock 两个类，它们都提供了如下两个方法来加锁和释放锁：

1. acquire(blocking=True, timeout=-1)：请求对 Lock 或 RLock 加锁，其中 timeout 参数指定加锁多少秒。
2. release()：释放锁。

Lock 和 RLock 的区别如下：

• threading.Lock：它是一个基本的锁对象，每次只能锁定一次，其余的锁请求，需等待锁释放后才能获取。
• threading.RLock：它代表可重入锁（Reentrant Lock）。对于可重入锁，在同一个线程中可以对它进行多次锁定，也可以多次释放。如果使用 RLock，那么 acquire() 和 release() 方法必须成对出现。如果调用了 n 次 acquire() 加锁，则必须调用 n 次 release() 才能释放锁。

由此可见，RLock 锁具有可重入性。也就是说，同一个线程可以对已被加锁的 RLock 锁再次加锁，RLock 对象会维持一个计数器来追踪 acquire() 方法的嵌套调用，线程在每次调用 acquire() 加锁后，都必须显式调用 release() 方法来释放锁。所以，一段被锁保护的方法可以调用另一个被相同锁保护的方法。

Lock 是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对 Lock 对象加锁，线程在开始访问共享资源之前应先请求获得 Lock 对象。当对共享资源访问完成后，程序释放对 Lock 对象的锁定。

import dis
from threading import Thread
from threading import Lock
a = 0
lock = Lock()
def add1():
    global a
    global lock

    for x in range(1000000):
        lock.acquire()
        a += 1
        lock.release()
def desc1():
    global a
    global lock

    for x in range(1000000):
        lock.acquire()
        a -= 1
        lock.release()
if __name__ == "__main__":
    thread1 = Thread(target=add1)
    thread2 = Thread(target=desc1)
    thread1.start()
    thread2.start()
    thread1.join()
    thread2.join()
    print(a)

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
0

(zabbixweb) D:\data\python\zabbixapiweb\project\project>d:/data/python/environment/zabbixweb/Scripts/python.exe d:/data/python/zabbixapiweb/project/project/test16.py     
0