python--threading多线程总结

时间  2019-12-06
标签 python threading 多线程 总结 栏目 Python 繁體版
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threading用于提供线程相关的操做，线程是应用程序中工做的最小单元。python当前版本的多线程库没有实现优先级、线程组，线程也不能被中止、暂停、恢复、中断。python

threading模块提供的类编程

Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local。

threading 模块提供的经常使用方法：安全

threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
threading.enumerate():返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。 
threading.activeCount():返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

threading 模块提供的常量：多线程

threading.TIMEOUT_MAX 设置threading全局超时时间。

Thread类

Thread是线程类，有两种使用方法，直接传入要运行的方法或从Thread继承并覆盖run()：app

# coding:utf-8
# 方法一：将要执行的方法做为参数传给Thread的构造方法
import threading
import time


def action(arg):
    time.sleep(1)
    print 'the arg is:%s\r' % arg


for i in xrange(4):
    t = threading.Thread(target=action, args=(i,))
    t.start()

print 'main thread end!'
# coding:utf-8
# 方法二：从Thread继承，并重写run()
import threading
import time


class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, arg):
        super(MyThread, self).__init__()  # 注意：必定要显式的调用父类的初始化函数。
        self.arg = arg

    def run(self):  # 定义每一个线程要运行的函数
        time.sleep(1)
        print 'the arg is:%s\r' % self.arg


for i in xrange(4):
    t = MyThread(i)
    t.start()

print 'main thread end!'

构造方法

Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})函数

  • group: 线程组，目前尚未实现，库引用中提示必须是None；
  • target: 要执行的方法；
  • name: 线程名；
  • args/kwargs: 要传入方法的参数。

实例方法

  • isAlive(): 返回线程是否在运行。正在运行指启动后、终止前。
  • get/setName(name): 获取/设置线程名。
  • start(): 线程准备就绪，等待CPU调度
  • is/setDaemon(bool):获取/设置是后台线程（默认前台线程（False））。（在start以前设置）

一、若是是后台线程，主线程执行过程当中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，主线程和后台线程均中止.ui

二、若是是前台线程，主线程执行过程当中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序中止.线程

  • start(): 启动线程
  • oin([timeout]): 阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout（可选参数）。

1.使用例子一(未设置setDeamon)：code

# coding:utf-8
import threading
import time


def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s\r' % arg
    time.sleep(1)


for i in xrange(4):
    t = threading.Thread(target=action, args=(i,))
    t.start()

print 'main_thread end!'

运行结果:

main_thread end!
sub thread start!the thread name is:Thread-2
the arg is:1
the arg is:0
sub thread start!the thread name is:Thread-4
the arg is:2
the arg is:3
Process finished with exit code 0
能够看出，建立的4个“前台”线程，主线程执行过程当中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序中止

验证了serDeamon(False)(默认)前台线程，主线程执行过程当中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，主线程中止。对象

2.使用例子二（setDeamon=True）

# coding:utf-8
import threading
import time


def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s\r' % arg
    time.sleep(1)


for i in xrange(4):
    t = threading.Thread(target=action, args=(i,))
    t.setDaemon(True)  # 设置线程为后台线程
    t.start()

print 'main_thread end!'

运行结果:

main_thread end!

Process finished with exit code 0

能够看出，主线程执行完毕后，后台线程不论是成功与否，主线程均中止

验证了serDeamon(True)后台线程，主线程执行过程当中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，主线程均中止。

3.使用例子三（设置join）

# coding:utf-8
import threading
import time


def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s   ' % arg
    time.sleep(1)


thread_list = []  # 线程存放列表
for i in xrange(4):
    t = threading.Thread(target=action, args=(i,))
    t.setDaemon(True)
    thread_list.append(t)

for t in thread_list:
    t.start()

for t in thread_list:
    t.join()

运行结果:

sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!

Process finished with exit code 0

设置join以后，主线程等待子线程所有执行完成后或者子线程超时后，主线程才结束

验证了 join()阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout，即便设置了setDeamon（True）主线程依然要等待子线程结束

4.使用例子四（join不稳当的用法，使多线程编程顺序执行）

# coding:utf-8
import threading
import time


def action(arg):
    time.sleep(1)
    print 'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s   ' % arg
    time.sleep(1)


for i in xrange(4):
    t = threading.Thread(target=action, args=(i,))
    t.setDaemon(True)
    t.start()
    t.join()

print 'main_thread end!'


运行结果:

sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!

Process finished with exit code 0
能够看出此时，程序只能顺序执行，每一个线程都被上一个线程的join阻塞，使得“多线程”失去了多线程意义。

Lock、Rlock类

因为线程之间随机调度：某线程可能在执行n条后，CPU接着执行其余线程。为了多个线程同时操做一个内存中的资源时不产生混乱，咱们使用锁。

Lock（指令锁）是可用的最低级的同步指令。Lock处于锁定状态时，不被特定的线程拥有。Lock包含两种状态——锁定和非锁定，以及两个基本的方法。

能够认为Lock有一个锁定池，当线程请求锁定时，将线程至于池中，直到得到锁定后出池。池中的线程处于状态图中的同步阻塞状态。

RLock（可重入锁）是一个能够被同一个线程请求屡次的同步指令。RLock使用了“拥有的线程”和“递归等级”的概念，处于锁定状态时，RLock被某个线程拥有。拥有RLock的线程能够再次调用acquire()，释放锁时须要调用release()相同次数。

能够认为RLock包含一个锁定池和一个初始值为0的计数器，每次成功调用 acquire()/release()，计数器将+1/-1，为0时锁处于未锁定状态。

简言之：Lock属于全局，Rlock属于线程。

构造方法

Lock()，Rlock（）,推荐使用Rlock()

实例方法

acquire([timeout]): 尝试得到锁定。使线程进入同步阻塞状态。 
release(): 释放锁。使用前线程必须已得到锁定，不然将抛出异常。

例子一（未使用锁):

# coding:utf-8
import threading
import time

gl_num = 0


def show(arg):
    global gl_num
    time.sleep(1)
    gl_num += 1
    print gl_num


for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=show, args=(i,))
    t.start()

print 'main thread stop'

运行结果:

main thread stop
12

 3
4
568
 9

910


Process finished with exit code 0

屡次运行可能产生混乱。这种场景就是适合使用锁的场景。

例子二(使用锁):

# coding:utf-8

import threading
import time

gl_num = 0

lock = threading.RLock()


# 调用acquire([timeout])时，线程将一直阻塞，
# 直到得到锁定或者直到timeout秒后（timeout参数可选）。
# 返回是否得到锁。
def Func():
    lock.acquire()
    global gl_num
    gl_num += 1
    time.sleep(1)
    print gl_num
    lock.release()


for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=Func)
    t.start()

运行结果:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Process finished with exit code 0
能够看出，全局变量在在每次被调用时都要得到锁，才能操做，所以保证了共享数据的安全性

Lock对比Rlock

# coding:utf-8

import threading

lock = threading.Lock()  # Lock对象
lock.acquire()
lock.acquire()  # 产生了死锁。
lock.release()
lock.release()
print lock.acquire()

import threading

rLock = threading.RLock()  # RLock对象
rLock.acquire()
rLock.acquire()  # 在同一线程内，程序不会堵塞。
rLock.release()
rLock.release()

Condition类

Condition（条件变量）一般与一个锁关联。须要在多个Contidion中共享一个锁时，能够传递一个Lock/RLock实例给构造方法，不然它将本身生成一个RLock实例。

　　能够认为，除了Lock带有的锁定池外，Condition还包含一个等待池，池中的线程处于等待阻塞状态，直到另外一个线程调用notify()/notifyAll()通知；获得通知后线程进入锁定池等待锁定。 　　

构造方法

Condition([lock/rlock])

实例方法

  • acquire([timeout])/release(): 调用关联的锁的相应方法。
  • wait([timeout]): 调用这个方法将使线程进入Condition的等待池等待通知，并释放锁。使用前线程必须已得到锁定，不然将抛出异常。
  • notify(): 调用这个方法将从等待池挑选一个线程并通知，收到通知的线程将自动调用acquire()尝试得到锁定（进入锁定池）；其余线程仍然在等待池中。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已得到锁定，不然将抛出异常。
  • notifyAll(): 调用这个方法将通知等待池中全部的线程，这些线程都将进入锁定池尝试得到锁定。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已得到锁定，不然将抛出异常。

例子一：生产者消费者模型

# encoding: UTF-8
import threading
import time

# 商品
product = None
# 条件变量
con = threading.Condition()


# 生产者方法
def produce():
    global product

    if con.acquire():
        while True:
            if product is None:
                print 'produce...'
                product = 'anything'

                # 通知消费者，商品已经生产
                con.notify()

            # 等待通知
            con.wait()
            time.sleep(2)


# 消费者方法
def consume():
    global product

    if con.acquire():
        while True:
            if product is not None:
                print 'consume...'
                product = None

                # 通知生产者，商品已经没了
                con.notify()

            # 等待通知
            con.wait()
            time.sleep(2)


t1 = threading.Thread(target=produce)
t2 = threading.Thread(target=consume)
t2.start()
t1.start()

运行结果:

produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...

Process finished with exit code -1
程序不断循环运行下去。重复生产消费过程。

例子二：生产者消费者模型

import threading
import time

condition = threading.Condition()
products = 0

class Producer(threading.Thread):
    def run(self):
        global products
        while True:
            if condition.acquire():
                if products < 10:
                    products += 1;
                    print "Producer(%s):deliver one, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.notify()#不释放锁定，所以须要下面一句
                    condition.release()
                else:
                    print "Producer(%s):already 10, stop deliver, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.wait();#自动释放锁定
                time.sleep(2)

class Consumer(threading.Thread):
    def run(self):
        global products
        while True:
            if condition.acquire():
                if products > 1:
                    products -= 1
                    print "Consumer(%s):consume one, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.notify()
                    condition.release()
                else:
                    print "Consumer(%s):only 1, stop consume, products:%s" %(self.name, products)
                    condition.wait();
                time.sleep(2)

if __name__ == "__main__":
    for p in range(0, 2):
        p = Producer()
        p.start()

    for c in range(0, 3):
        c = Consumer()
        c.start()

例子三：生产者消费者模型

import threading
 
alist = None
condition = threading.Condition()
 
def doSet():
    if condition.acquire():
        while alist is None:
            condition.wait()
        for i in range(len(alist))[::-1]:
            alist[i] = 1
        condition.release()
 
def doPrint():
    if condition.acquire():
        while alist is None:
            condition.wait()
        for i in alist:
            print i,
        print
        condition.release()
 
def doCreate():
    global alist
    if condition.acquire():
        if alist is None:
            alist = [0 for i in range(10)]
            condition.notifyAll()
        condition.release()
 
tset = threading.Thread(target=doSet,name='tset')
tprint = threading.Thread(target=doPrint,name='tprint')
tcreate = threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate')
tset.start()
tprint.start()
tcreate.start()

Event类

Event（事件）是最简单的线程通讯机制之一：一个线程通知事件，其余线程等待事件。Event内置了一个初始为False的标志，当调用set()时设为True，调用clear()时重置为 False。wait()将阻塞线程至等待阻塞状态。

　　Event其实就是一个简化版的 Condition。Event没有锁，没法使线程进入同步阻塞状态。

构造方法

Event()

实例方法

  • isSet(): 当内置标志为True时返回True。
  • set(): 将标志设为True，并通知全部处于等待阻塞状态的线程恢复运行状态。
  • clear(): 将标志设为False。
  • wait([timeout]): 若是标志为True将当即返回，不然阻塞线程至等待阻塞状态，等待其余线程调用set()。

例子一

# encoding: UTF-8
import threading
import time

event = threading.Event()


def func():
    # 等待事件，进入等待阻塞状态
    print '%s wait for event...' % threading.currentThread().getName()
    event.wait()

    # 收到事件后进入运行状态
    print '%s recv event.' % threading.currentThread().getName()


t1 = threading.Thread(target=func)
t2 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t2.start()

time.sleep(2)

# 发送事件通知
print 'MainThread set event.'
event.set()

运行结果:

Thread-1 wait for event...
Thread-2 wait for event...

#2秒后。。。
MainThread set event.
Thread-1 recv event.
 Thread-2 recv event.

Process finished with exit code 0

timer类

Timer（定时器）是Thread的派生类，用于在指定时间后调用一个方法。

构造方法

Timer(interval, function, args=[], kwargs={})

  • interval: 指定的时间
  • function: 要执行的方法
  • args/kwargs: 方法的参数

实例方法

imer从Thread派生，没有增长实例方法。

例子一：

# encoding: UTF-8
import threading


def func():
    print 'hello timer!'


timer = threading.Timer(5, func)
timer.start()

线程延迟5秒后执行。

local类

　local是一个小写字母开头的类，用于管理 thread-local（线程局部的）数据。对于同一个local，线程没法访问其余线程设置的属性；线程设置的属性不会被其余线程设置的同名属性替换。

　　能够把local当作是一个“线程-属性字典”的字典，local封装了从自身使用线程做为 key检索对应的属性字典、再使用属性名做为key检索属性值的细节。 　　 　　

# encoding: UTF-8
import threading
 
local = threading.local()
local.tname = 'main'
 
def func():
    local.tname = 'notmain'
    print local.tname
 
t1 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t1.join()
 
print local.tname
运行结果:

notmain
main
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