多线程同步和优先级队列（Queue）

线程同步

若是多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，须要对多个线程进行同步。

使用 Thread 对象的 Lock 和 Rlock 能够实现简单的线程同步，这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法，对于那些须要每次只容许一个线程操做的数据，能够将其操做放到 acquire 和 release 方法之间。以下：

多线程的优点在于能够同时运行多个任务（至少感受起来是这样）。可是当线程须要共享数据时，可能存在数据不一样步的问题。

考虑这样一种状况：一个列表里全部元素都是0，线程"set"从后向前把全部元素改为1，而线程"print"负责从前日后读取列表并打印。

那么，可能线程"set"开始改的时候，线程"print"便来打印列表了，输出就成了一半0一半1，这就是数据的不一样步。为了不这种状况，引入了锁的概念。

锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程好比"set"要访问共享数据时，必须先得到锁定；若是已经有别的线程好比"print"得到锁定了，那么就让线程"set"暂停，也就是同步阻塞；等到线程"print"访问完毕，释放锁之后，再让线程"set"继续。

通过这样的处理，打印列表时要么所有输出0，要么所有输出1，不会再出现一半0一半1的尴尬场面。

实例：

#!/usr/bin/python3 import time 
import threading exitFlag = 0 class myThread(threading.Thread): def __init__(self, threadID, name, counter): threading.Thread.__init__(self) self.threadId=threadID self.name=name self.counter=counter def run(self): print("开始线程：" + self.name) # 获取锁，用于线程同步
 threadLock.acquire() print_time(self.name, self.counter, 5) print ("退出线程：" + self.name) # 释放锁
 threadLock.release() #输出线程
def print_time(threadName, delay, counter): while counter: if exitFlag: threadName.exit() time.sleep(delay) print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))) counter -= 1
# 建立新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1) thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2) threadLock = threading.Lock() # 添加线程到线程列表
threads=[] threads.append(thread1) threads.append(thread2) # 开启新线程
t0=time.clock() print("开始计算时间",t0) for t in threads: t.start() # 等待全部线程完成
for t in threads: t.join() print ("退出主线程") print(" 结束计算实",time.clock()-t0)

线程优先级队列（ Queue）

Python 的 Queue 模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列 PriorityQueue。

这些队列都实现了锁原语，可以在多线程中直接使用，可使用队列来实现线程间的同步。

Queue 模块中的经常使用方法:

 

• Queue.qsize() 返回队列的大小
• Queue.empty() 若是队列为空，返回True,反之False
• Queue.full() 若是队列满了，返回True,反之False
• Queue.full 与 maxsize 大小对应
• Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
• Queue.get_nowait() 至关Queue.get(False)
• Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
• Queue.put_nowait(item) 至关Queue.put(item, False)
• Queue.task_done() 在完成一项工做以后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
• Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操做

实例:

 

#!/usr/bin/python3

import queue import threading import time exitFlag = 0 #自定义多线程类
class myThread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name, q): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.q = q def run(self): print ("开启线程：" + self.name) process_data(self.name, self.q) print ("退出线程：" + self.name) #公共方法
def process_data(threadName, q): while not exitFlag: queueLock.acquire() if not workQueue.empty(): data = q.get() queueLock.release() print ("%s processing %s" % (threadName, data)) else: queueLock.release() time.sleep(1) #变量定义区 #线程名列表
threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"] #执行优先级标记列表
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"] #线程同步锁
queueLock = threading.Lock() #队列列表
workQueue = queue.Queue(10) #线程列表
threads = [] threadID = 1

# 建立新线程建立并运行了3个
for tName in threadList: thread = myThread(threadID, tName, workQueue) thread.start() threads.append(thread) threadID += 1

# 填充队列，填充5个
queueLock.acquire() for word in nameList: workQueue.put(word) queueLock.release() # 等待队列清空
while not workQueue.empty(): pass

# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1

# 等待全部线程完成
for t in threads: t.join() print ("退出主线程")

输出结果：

问题：3个线程没错，可是输出了5次。为何会输出5次？