python--线程同步原语
Threading模块是python3里面的多线程模块,模块内集成了许多的类,其中包括Thread,Condition,Event,Lock,Rlock,Semaphore,Timer等等。下面这篇文章主要通过案例来说明其中的Event和Segmaphore(Boundedsegmaphore)的使用。关于Lock的使用可以移步到我之前写的文章python同步原语--线程锁。
Event
Event类内部保存着一个flags参数,标志事件的等待与否。
Event类实例函数
1. set() 将flags设置为True,事件停止阻塞
2. clear() 将flags重新设置为False,删除flags,事件重新阻塞
3. wait() 将事件设置为等待状态
4.is_set()判断flags是否被设置,如果被设置返回True,否则返回False
(1)单个事件等待其他事件的发生
具体代码:
from time import ctime,sleep event = Event() def event_wait(): print(ctime()) event.wait() print('这是event_wait方法中的时间',ctime()) def event_set(n): sleep(n) event.set() print('这是event_set方法中的时间', ctime()) thread1 = Thread(target=event_wait) thread2 = Thread(target=event_set,args=(3,)) thread1.start() thread2.start()
结果:
Sat Nov 17 10:01:05 2018 这是event_wait方法中的时间 Sat Nov 17 10:01:08 2018 这是event_set方法中的时间 Sat Nov 17 10:01:08 2018
(2)多个事件先后发生
下面以赛跑来作为例子。假设5条跑道上,每条跑道各有一名运动员,分别为ABCDE。
具体代码:
from threading import Event from threading import Thread import threading event = Event() def do_wait(athlete): racetrack = threading.current_thread().getName() print('%s准备就绪' % racetrack) event.wait() print('%s听到枪声,起跑!'%athlete) thread1 = Thread(target=do_wait,args=("A",)) thread2 = Thread(target=do_wait,args=("B",)) thread3 = Thread(target=do_wait,args=("C",)) thread4 = Thread(target=do_wait,args=("D",)) thread5 = Thread(target=do_wait,args=("E",)) threads = [] threads.append(thread1) threads.append(thread2) threads.append(thread3) threads.append(thread4) threads.append(thread5) for th in threads: th.start() event.set() #这个set()方法很关键,同时对5个线程中的event进行set操作
结果:
Thread-1准备就绪 Thread-2准备就绪 Thread-3准备就绪 Thread-4准备就绪 Thread-5准备就绪 E听到枪声,起跑! A听到枪声,起跑! B听到枪声,起跑! D听到枪声,起跑! C听到枪声,起跑!
可以看出多个线程中event的set()是随机的,其内部的实现是因为一个notify_all()方法。这个方法会一次性释放所有锁住的事件,哪个线程先抢到线程运行的时间片,就先释放锁。
之所以能够只调用一个set()函数就可以实现所有event的退出阻塞,是因为event.wait()是在线程内部实现的,而set()函数是在进程中调用,python多线程共享一个进程内存空间。如果是在不同进程中调用这两个函数则无法实现。
BoundedSegmaphore
如果在主机执行IO密集型任务的时候再执行这种短时间内完成大量任务(多线程)的程序时,计算机就有很大可能会宕机。
这时候就可以为这段程序添加一个计数器(counter)功能,来限制一个时间点内的线程数量。当每次进行IO操作时,都需要向segmaphore请求资源(锁),如果没有请求到,就阻塞等待,请求成功才就像执行任务。
BoundedSegmaphore和Segmaphore的区别
BoundedSegmaphore请求的锁数量固定为传入参数,而Segmaphore请求的锁数量可以超过传入的参数。
主要函数:
1. acquire() 请求锁
2. release() 释放锁
下面以一个租房的例子来说明这种固定锁数量的机制。假设一家小公寓有6间房,原本有2个住户在住着。
具体代码实现:
from threading import BoundedSemaphore,Lock,Thread from time import sleep from random import randrange lock = Lock() num = 6 hotel = BoundedSemaphore(num) def logout(): lock.acquire() print('I want to logout') print('A customer logout...') try: hotel.release() print('Welcome again') except ValueError: print('Sorry,wait a moment.') lock.release() def login(): lock.acquire() print('I want to login') print('A customer login...') if hotel.acquire(False): print('Ok,your room number is...') else: print('Sorry,our hotel is full') lock.release() #房东 def producer(loops): for i in range(loops): logout() print('还剩%s' % hotel._value, '房间') sleep(randrange(2)) #租客 def consumer(loops): for i in range(loops): login() print('还剩%s' % hotel._value, '房间') sleep(randrange(2)) def main(): print('Start') room_num = hotel._value print('The hotel is full with %s room'%room_num) #原本有2个住户 hotel.acquire() hotel.acquire() thread1 = Thread(target=producer,args=(randrange(2,8),)) thread2 = Thread(target=consumer,args=(randrange(2,8),)) thread1.start() thread2.start() if __name__ == '__main__': main()
结果:
The hotel is full with 6 room I want to logout A customer logout... Welcome again 还剩5 房间 I want to logout A customer logout... Welcome again 还剩6 房间 I want to login A customer login... Ok,your room number is... 还剩5 房间 I want to login A customer login... Ok,your room number is... 还剩4 房间
可以看出,房间数目永远不会超过6,因为_value值(BoundedSegmaphore内部的计数器counter)一定是传入的参数6。