Python中的线程详解

线程

常用的方法

import threading
import time

def hello(name):
    print('Hello %s' % name)
    # 阻塞
    time.sleep(5)
    print('阻塞了')

if __name__ == '__main__':
    
    t1 = threading.Thread(target=hello, args=('zhangsan',))
    t2 = threading.Thread(target=hello, args=('lisi',))
    t1.setName('first')  # 设置线程名
    start = time.time()
    t1.start()
    t2.start()
    print('---------------')
    print(t1.getName())
    end = time.time()
    print(end-start)  # 计算时间

运算的结果如下，可以看到遇到阻塞是直接进行了异步操作，先执行了所有的操作，然后才进行了等待操作，最后结束了程序

import threading
import time

def hello(name):
    print('你好 %s' % name)
    # 阻塞
    time.sleep(5)
    print('阻塞了')

if __name__ == '__main__':
    t1 = threading.Thread(target=hello, args=('李',))
    t2 = threading.Thread(target=hello, args=('王',))
    t1.setName('aaa')  # 设置线程名
    start = time.time()
    t1.start()
    t2.start()
    t2.join()
    print('---------------')
    print(t1.getName())  # 获取线程名字
    end = time.time()
    print(end-start)  # 计算时间

运算结果如下：可以看到等待了5秒后才往后执行，join()方法让线程变的毫无意义。

继承类的线程使用方法

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name
    def run(self):
        print('你好 %s' % self.name)
        time.sleep(5)
        print('阻塞了')
if __name__ == '__main__':

    t1 = MyThread('李')
    t2 = MyThread('王')
    start = time.time()
    t1.start()
    t2.start()
    end = time.time()
    print('运行时间 %s 秒' % (end - start))  # 计算时间

计算结果如下所示：

守护进程 setDaemon

不开的状态

import threading
import time

def run(n):
    print('你好 %s' % n)
    time.sleep(2)
def main():
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
        t.start()
m = threading.Thread(target=main)
m.start()
print('------运行结束-----')

运行结果：

开启后的状态

import threading
import time

def run(n):
    print('你好 %s' % n)
    time.sleep(2)
    print('我随后跑')
def main():
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
        t.start()
m = threading.Thread(target=main)
m.setDaemon(True)  # 开启True将主线程设置为守护进程,主线程结束那一刻，其他子线程会同时结束，不论是否执行完毕
m.start()
print('------运行结束-----')

运行结果如下:
可以看到主进程结束，直接程序结束，子进程压根都没运行。这就是守护进程

线程锁Lock

一个进程下可以启动多个线程,多个线程共享父进程的内存空间，每个线程可以访问同一份数据,所以当多个线程同时要修改同一份数据时,就会出现错误。

import 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()

运行结果出现了不可控，线程2没有增加到2，而线程5增加到了2，这是因为没有控制多个线程对同一资源的访问，对数据造成破坏，使得线程运行的结果不可预期。这种现象称为“线程不安全”。

加锁

创建锁
lock = threading.Lock()
锁定资源
lock.acquire()
释放资源
lock.release()

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        global num
        if lock.acquire():
            time.sleep(1)
            num = num + 1
            msg = self.name + 'set num to' + str(num)
            print(msg)
            lock.release()

num = 0
lock = threading.Lock()
def test():
    for i in range(5):
        t = MyThread()
        t.start()

if __name__ == '__main__':
    test()

当多个线程都修改某一个共享数据的时候，需要进行同步控制。上锁之后，结果跟我们的预期完全一致。

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。

递归锁RLock

锁中包含锁

import threading

def run1():
    lock.acquire()  # 小锁
    global num
    num += 1
    lock.release()
    return num
def run2():
    lock.acquire()  # 小锁
    global num2
    num2 += 1
    lock.release()
    return num2

def run3():
    lock.acquire()  # 大锁
    res = run1()
    res2 = run2()
    lock.release()
    print(res, res2)

if __name__ == '__main__':
    num, num2 = 0, 0
    lock = threading.RLock()  # 生成Rlock
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=run3)
        t.start()

while threading.active_count() != 1:  # 线程活动数量不是1，说明子线程还没运行完毕
    pass
else:
    print('运行结束')

semaphore信号量

同时允许一定数量的线程更改数据

import threading
import time

def run(n):
    semaphore.acquire()
    time.sleep(1)
    print('run the thread: %s' % n)
    semaphore.release()

if __name__ == '__main__':
    semaphore = threading.BoundedSemaphore(3)  # 设置最多允许3个线程同时运行
    for i in range(20):
        t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
        t.start()

3个3个分批次的出现

event事件

实现两个或多个线程间的交互

event.set() 会使event内部为真
event.clear() 会使event内部为假
event.isSet() 判断有没有被设定为真

如果event内部为真，则wait不阻塞，否则会阻塞

import threading

def start():
    print('---start---1')
    event.wait()  # 阻塞
    print('---start---2')
if __name__ == '__main__':
    event = threading.Event()
    t = threading.Thread(target=start)
    t.start()
    print(event.isSet())

运行结果，程序会阻塞在start1进行不下去

将event内部设置为真

import threading
def start():
    print('---start---1')
    event.wait()  # 阻塞
    print('---start---2')
if __name__ == '__main__':
    event = threading.Event()
    t = threading.Thread(target=start)
    t.start()
    event.set()
    print(event.isSet())

运行结果会从阻塞变为畅通