python--多线程：锁 、全局锁、Queue队列以及线程池

关于如何加锁，获取钥匙，释放锁:

• lock = threading.Lock()：生成锁对象，全局唯一；
• lock.acquire()：获取锁。未获取到会阻塞程序，直到获取到锁才会往下执行；
• lock.release()：释放锁，归回后，其他人也可以调用；

　　【注意事项】：lock.acquire() 和 lock.release()必须成对出现，否则就有可能造成死锁。

　　为了规避这个问题，可以使用使用上下文管理器来加锁。如下所示：

　　

import threading
lock = threading.Lock()
with lock:
    # 这里写想要实现的代码
    pass

关于GIL（全局锁）：

　　任何Python线程执行前，必须先获得GIL锁，然后，每执行100条字节码，解释器就自动释放GIL锁，让别的线程有机会执行。这个GIL全局锁实际上把所有线程的执行代码都给上了锁，所以，多线程在Python中只能交替执行，即使100个线程跑在100核CPU上，也只能用到1个核。

　　【重点】python解释器中任意时刻都只有一个线程在执行;

关于Queue队列

　　谈及多线程，就不得不说Queue队列，这是从一个线程向另一个线程发送数据最安全的方式。创建一个被多个线程共享的 Queue 对象，这些线程通过使用put() 和 get() 操作来向队列中添加或者删除元素。

from queue import Queue
# maxsize默认为0，不受限
# 一旦>0，而消息数又达到限制，q.put()也将阻塞
q = Queue(maxsize=0)

# 阻塞程序，等待队列消息。
q.get()

# 获取消息，设置超时时间
q.get(timeout=5.0)

# 发送消息
q.put()

# 等待所有的消息都被消费完
q.join()

# 以下三个方法，知道就好，代码中不要使用

# 查询当前队列的消息个数
q.qsize()

# 队列消息是否都被消费完，True/False
q.empty()

# 检测队列里消息是否已满
q.full()

关于线程池：

在Python3中，创建线程池是通过concurrent.futures函数库中的ThreadPoolExecutor类来实现的。

import Queue
import threading
import time

'''
这个简单的例子的想法是通过：
1、利用Queue特性，在Queue里创建多个线程对象
2、那我执行代码的时候，去queue里去拿线程！
如果线程池里有可用的，直接拿。
如果线程池里没有可用，那就等。
3、线程执行完毕，归还给线程池
'''

class ThreadPool(object): #创建线程池类
    def __init__(self,max_thread=20):#构造方法，设置最大的线程数为20
        self.queue = Queue.Queue(max_thread) #创建一个队列
        for i in xrange(max_thread):#循环把线程对象加入到队列中
            self.queue.put(threading.Thread)
            #把线程的类名放进去，执行完这个Queue

    def get_thread(self):#定义方法从队列里获取线程
        return self.queue.get()

    def add_thread(self):#定义方法在队列里添加线程
        self.queue.put(threading.Thread)

pool = ThreadPool(10)

def func(arg,p):
    print arg
    time.sleep(2)
    p.add_thread() #当前线程执行完了，我在队列里加一个线程！

for i in xrange(300):
    thread = pool.get_thread() #线程池10个线程，每一次循环拿走一个！默认queue.get()，如果队列里没有数据就会等待。
    t = thread(target=func,args=(i,pool))
    t.start()

关于回调函数add_done_callback

回调函数是在调用线程完成后再调用的,在同一个线程中。

import requests
import os
import random
import concurrent.futures as futures

def download_img(url):
    resp = requests.get(url)
    filename = os.path.split(url)[1] # 获取文件名
    with open(filename,'wb+') as f:
        f.write(resp.content)
    num = random.randint(2,5)
    print(filename + "generate:",num)
    time.sleep(num)
    return filename

urls = ["http://pic27.nipic.com/20130320/8952533_092547846000_2.jpg",
        "http://pic19.nipic.com/20120212/9337475_104548381000_2.jpg",]

ex = futures.ThreadPoolExecutor(max_workers = 3)
res_iter = ex.map(download_img,urls)
type(res_iter)
for res in res_iter:
    print(res)

def cf(rs):
    print(rs.result())

# [ex.submit(download_img,url).add_done_callback(cf) for url in urls]
# for future in futures.as_completed(fu_tasks):
for url in urls:
    f = ex.submit(download_img,url)
    f.add_done_callback(cf)