python 包之 threading 多线程教程

一、创建一个线程

• 通过实例化threading.Thread类创建线程

import threading

def func(s):
  print(s)

if __name__ == '__main__':
  # 创建线程
  thread = threading.Thread(target=func, args=('hello',))
  # 启动线程
  thread.start()
  # 等待线程结束
  thread.join()

 

二、创建多个线程

import threading

def func(s):
  print(s)

if __name__ == '__main__':
  thread = [
  	threading.Thread(target=func, args=('1', ))
    threading.Thread(target=func, args=('2', ))
  ]
  
  [t.start() for t in thread]
  [t.join() for t in thread]

 

三、线程同步

• 使用锁实现线程同步

• threading.Lock是直接通过_thread模块扩展实现的

• 锁只有“锁定”和“非锁定”两种状态

• 同一个线程获取锁后，如果在释放锁之前再次获取锁会导致当前线程阻塞，除非有另外的线程来释放锁，如果只有一个线程，并且发生了这种情况，会导致这个线程一直阻塞下去，即形成了死锁。

import time
import threading

# 创建锁
lock = threading.Lock()
# 全局变量
global_resource = [None] * 5

def change_resource(para, sleep):
    # 请求锁
    lock.acquire()
    # 这段代码如果不加锁，第一个线程运行结束后global_resource中是乱的，输出为：结果是： ['hello', 'hi', 'hi', 'hello', 'hello']
    # 第二个线程运行结束后，global_resource中还是乱的，输出为：结果是： ['hello', 'hi', 'hi', 'hi', 'hi']
    global global_resource
    for i in range(len(global_resource)):
        global_resource[i] = para
        time.sleep(sleep)
    print("结果是：", global_resource)

    # 释放锁
    lock.release()

if __name__ == '__main__':
  thread = [
  	threading.Thread(target=change_resource, args=('hi', 2))
    threading.Thread(target=change_resource, args=('hello', 1))
  ]
  
  [t.start() for t in thread]
  [t.join() for t in thread]
  
# 结果是： ['hi', 'hi', 'hi', 'hi', 'hi']
# 结果是： ['hello', 'hello', 'hello', 'hello', 'hello']

 

四、递归锁

• 上面线程同步使用的是普通锁，也就是只有锁的状态，并不知道是哪个线程加的锁

• 这样的话使用普通锁时，对于一些可能造成死锁的情况，可以考虑使用递归锁来解决

• 递归锁和普通锁的差别在于加入了“所属线程”和“递归等级”的概念

• 释放锁必须有获取锁的线程来进行释放

import time
import threading

# 使用成一个递归锁就可以解决当前这种死锁情况
rlock_hi = rlock_hello = threading.RLock()

def test_thread_hi():
    # 初始时锁内部的递归等级为1
    rlock_hi.acquire()
    print('线程test_thread_hi获得了锁rlock_hi')
    time.sleep(2)
    # 如果再次获取同样一把锁，则不会阻塞，只是内部的递归等级加1
    rlock_hello.acquire()
    print('线程test_thread_hi获得了锁rlock_hello')
    # 释放一次锁，内部递归等级减1
    rlock_hello.release()
    # 这里再次减，当递归等级为0时，其他线程才可获取到此锁
    rlock_hi.release()

def test_thread_hello():
    rlock_hello.acquire()
    print('线程test_thread_hello获得了锁rlock_hello')
    time.sleep(2)
    rlock_hi.acquire()
    print('线程test_thread_hello获得了锁rlock_hi')
    rlock_hi.release()
    rlock_hello.release()

if __name__ == '__main__':
    thread = [
  	threading.Thread(target=test_thread_hi)
    threading.Thread(target=test_thread_hello)
  ]
  
  [t.start() for t in thread]
  [t.join() for t in thread]

 

五、信号锁

• 一个信号量管理一个内部计数器

• acquire()方法会减少计数器，release()方法则增加计数器

• 计数器的值永远不会小于零

• 当调用acquire()时，如果发现该计数器为零，则阻塞线程

• 直到调用release()方法使计数器增加。

import time
import threading

# 创建信号量对象，初始化计数器值为3
semaphore3 = threading.Semaphore(3)


def thread_semaphore(index):
    # 信号量计数器减1
    semaphore3.acquire()
    time.sleep(2)
    print('thread_%s is running...' % index)
    # 信号量计数器加1
    semaphore3.release()


if __name__ == '__main__':
    # 虽然会有9个线程运行，但是通过信号量控制同时只能有3个线程运行
    # 第4个线程启动时，调用acquire发现计数器为0了，所以就会阻塞等待计数器大于0的时候
    for index in range(9):
        threading.Thread(target=thread_semaphore, args=(index, )).start()