python系统编程（九）
同步的概念
1. 多线程开发可能遇到的问题
假设两个线程t1和t2都要对num=0进行增1运算，t1和t2都各对num修改10次，num的最终的结果应该为20。
但是由于是多线程访问，有可能出现下面情况：
在num=0时，t1取得num=0。此时系统把t1调度为”sleeping”状态，把t2转换为”running”状态，t2也获得num=0。然后t2对得到的值进行加1并赋给num，使得num=1。然后系统又把t2调度为”sleeping”，把t1转为”running”。线程t1又把它之前得到的0加1后赋值给num。这样，明明t1和t2都完成了1次加1工作，但结果仍然是num=1。
rom threading import Thread import time g_num = 0 def test1(): global g_num for i in range(1000000): g_num += 1 print("---test1---g_num=%d"%g_num) def test2(): global g_num for i in range(1000000): g_num += 1 print("---test2---g_num=%d"%g_num) p1 = Thread(target=test1) p1.start() # time.sleep(3) #取消屏蔽之后 再次运行程序，结果会不一样，，，为啥呢？ p2 = Thread(target=test2) p2.start() print("---g_num=%d---"%g_num)
2. 什么是同步
同步就是协同步调，按预定的先后次序进行运行。如:你说完，我再说。
"同"字从字面上容易理解为一起动作
其实不是，"同"字应是指协同、协助、互相配合。
如进程、线程同步，可理解为进程或线程A和B一块配合，A执行到一定程度时要依靠B的某个结果，于是停下来，示意B运行;B依言执行，再将结果给A;A再继续操作。
3. 解决问题的思路
对于本小节提出的那个计算错误的问题，可以通过线程同步来进行解决
思路，如下:
- 系统调用t1，然后获取到num的值为0，此时上一把锁，即不允许其他现在操作num
- 对num的值进行+1
- 解锁，此时num的值为1，其他的线程就可以使用num了，而且是num的值不是0而是1
- 同理其他线程在对num进行修改时，都要先上锁，处理完后再解锁，在上锁的整个过程中不允许其他线程访问，就保证了数据的正确性
互斥锁
当多个线程几乎同时修改某一个共享数据的时候，需要进行同步控制
线程同步能够保证多个线程安全访问竞争资源，最简单的同步机制是引入互斥锁。
互斥锁为资源引入一个状态：锁定/非锁定。
某个线程要更改共享数据时，先将其锁定，此时资源的状态为“锁定”，其他线程不能更改；直到该线程释放资源，将资源的状态变成“非锁定”，其他的线程才能再次锁定该资源。互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作，从而保证了多线程情况下数据的正确性。
threading模块中定义了Lock类，可以方便的处理锁定：
#创建锁 mutex = threading.Lock() #锁定 mutex.acquire([blocking]) #释放 mutex.release()
其中，锁定方法acquire可以有一个blocking参数。
- 如果设定blocking为True，则当前线程会堵塞，直到获取到这个锁为止（如果没有指定，那么默认为True）
- 如果设定blocking为False，则当前线程不会堵塞
使用互斥锁实现上面的例子的代码如下：
from threading import Thread, Lock import time g_num = 0 def test1(): global g_num for i in range(1000000): #True表示堵塞 即如果这个锁在上锁之前已经被上锁了，那么这个线程会在这里一直等待到解锁为止 #False表示非堵塞，即不管本次调用能够成功上锁，都不会卡在这,而是继续执行下面的代码 mutexFlag = mutex.acquire(True) if mutexFlag: g_num += 1 mutex.release() print("---test1---g_num=%d"%g_num) def test2(): global g_num for i in range(1000000): mutexFlag = mutex.acquire(True) #True表示堵塞 if mutexFlag: g_num += 1 mutex.release() print("---test2---g_num=%d"%g_num) #创建一个互斥锁 #这个所默认是未上锁的状态 mutex = Lock() p1 = Thread(target=test1) p1.start() p2 = Thread(target=test2) p2.start() print("---g_num=%d---"%g_num)
运行结果：
---g_num=61866---
---test1---g_num=1861180
---test2---g_num=2000000
可以看到，加入互斥锁后，运行结果与预期相符。
上锁解锁过程
当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时，锁就进入“locked”状态。
每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁，该线程就会变为“blocked”状态，称为“阻塞”，直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后，锁进入“unlocked”状态。
线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁，并使得该线程进入运行（running）状态。
总结
锁的好处：
- 确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行
锁的坏处：
- 阻止了多线程并发执行，包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行，效率就大大地下降了
- 由于可以存在多个锁，不同的线程持有不同的锁，并试图获取对方持有的锁时，可能会造成死锁
