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python--threading多线程总结

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发表于 2017-11-23 11:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

来不及解释了,快上车,享受更多福利,轻轻松松做大牛!

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threading用于提供线程相关的操作,线程是应用程序中工作的最小单元。python当前版本的多线程库没有实现优先级、线程组,线程也不能被停止、暂停、恢复、中断。
threading模块提供的类:  
  Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local。
threading 模块提供的常用方法:
  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:
  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():

  1. # coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. #方法一:将要执行的方法作为参数传给Thread的构造方法
  5. def action(arg):
  6.     time.sleep(1)
  7.     print 'the arg is:%s\r' %arg
  8. for i in xrange(4):
  9.     t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
  10.     t.start()
  11. print 'main thread end!'
  12. #方法二:从Thread继承,并重写run()
  13. class MyThread(threading.Thread):
  14.     def __init__(self,arg):
  15.         super(MyThread, self).__init__()#注意:一定要显式的调用父类的初始化函数。
  16.         self.arg=arg
  17.     def run(self):#定义每个线程要运行的函数
  18.         time.sleep(1)
  19.         print 'the arg is:%s\r' % self.arg
  20. for i in xrange(4):
  21.     t =MyThread(i)
  22.     t.start()
  23. print 'main thread end!'
复制代码
构造方法:
Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})
  group: 线程组,目前还没有实现,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之前设置)
    如果是后台线程,主线程执行过程中,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停止
         如果是前台线程,主线程执行过程中,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,程序停止
  start(): 启动线程。
  join([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)。
使用例子一(未设置setDeamon):
  1. # coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. def action(arg):
  5.     time.sleep(1)
  6.     print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
  7.     print 'the arg is:%s\r' %arg
  8.     time.sleep(1)
  9. for i in xrange(4):
  10.     t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
  11.     t.start()
  12. print 'main_thread end!'
复制代码
  1. main_thread end!
  2. sub thread start!the thread name is:Thread-2
  3. the arg is:1
  4. the arg is:0
  5. sub thread start!the thread name is:Thread-4
  6. the arg is:2
  7. the arg is:3
  8. Process finished with exit code 0
  9. 可以看出,创建的4个“前台”线程,主线程执行过程中,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,程序停止
复制代码

验证了serDeamon(False)(默认)前台线程,主线程执行过程中,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,主线程停止。
使用例子二(setDeamon=True)
  1. # coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. def action(arg):
  5.     time.sleep(1)
  6.     print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
  7.     print 'the arg is:%s\r' %arg
  8.     time.sleep(1)
  9. for i in xrange(4):
  10.     t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
  11.     t.setDaemon(True)#设置线程为后台线程
  12.     t.start()
  13. print 'main_thread end!'
复制代码
  1. main_thread end!
  2. Process finished with exit code 0
  3. 可以看出,主线程执行完毕后,后台线程不管是成功与否,主线程均停止
复制代码
验证了serDeamon(True)后台线程,主线程执行过程中,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,主线程均停止。
使用例子三(设置join)
  1. #coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. def action(arg):
  5.     time.sleep(1)
  6.     print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
  7.     print 'the arg is:%s   ' %arg
  8.     time.sleep(1)
  9. thread_list = []    #线程存放列表
  10. for i in xrange(4):
  11.     t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
  12.     t.setDaemon(True)
  13.     thread_list.append(t)
  14. for t in thread_list:
  15.     t.start()
  16. for t in thread_list:
  17.     t.join()
复制代码
  1. sub thread start!the thread name is:Thread-2   
  2. the arg is:1   
  3. sub thread start!the thread name is:Thread-3   
  4. the arg is:2   
  5. sub thread start!the thread name is:Thread-1   
  6. the arg is:0   
  7. sub thread start!the thread name is:Thread-4   
  8. the arg is:3   
  9. main_thread end!
  10. Process finished with exit code 0
  11. 设置join之后,主线程等待子线程全部执行完成后或者子线程超时后,主线程才结束
复制代码
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,即使设置了setDeamon(True)主线程依然要等待子线程结束。
使用例子四(join不妥当的用法,使多线程编程顺序执行)
  1. #coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. def action(arg):
  5.     time.sleep(1)
  6.     print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
  7.     print 'the arg is:%s   ' %arg
  8.     time.sleep(1)
  9. for i in xrange(4):
  10.     t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
  11.     t.setDaemon(True)
  12.     t.start()
  13.     t.join()
  14. print 'main_thread end!'
复制代码
  1. sub thread start!the thread name is:Thread-1   
  2. the arg is:0   
  3. sub thread start!the thread name is:Thread-2   
  4. the arg is:1   
  5. sub thread start!the thread name is:Thread-3   
  6. the arg is:2   
  7. sub thread start!the thread name is:Thread-4   
  8. the arg is:3   
  9. main_thread end!
  10. Process finished with exit code 0
  11. 可以看出此时,程序只能顺序执行,每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。
复制代码
Lock、Rlock类

  由于线程之间随机调度:某线程可能在执行n条后,CPU接着执行其他线程。为了多个线程同时操作一个内存中的资源时不产生混乱,我们使用锁。
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。
可以认为Lock有一个锁定池,当线程请求锁定时,将线程至于池中,直到获得锁定后出池。池中的线程处于状态图中的同步阻塞状态。
RLock(可重入锁)是一个可以被同一个线程请求多次的同步指令。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的线程可以再次调用acquire(),释放锁时需要调用release()相同次数。
可以认为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]): 尝试获得锁定。使线程进入同步阻塞状态。
  release(): 释放锁。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。
例子一(未使用锁):
  1. #coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. gl_num = 0
  5. def show(arg):
  6.     global gl_num
  7.     time.sleep(1)
  8.     gl_num +=1
  9.     print gl_num
  10. for i in range(10):
  11.     t = threading.Thread(target=show, args=(i,))
  12.     t.start()
  13. print 'main thread stop'
复制代码
  1. main thread stop
  2. 12
  3. 3
  4. 4
  5. 568
  6. 9
  7. 910
  8. Process finished with exit code 0
  9. 多次运行可能产生混乱。这种场景就是适合使用锁的场景。
复制代码
例子二(使用锁):
  1. # coding:utf-8
  2. import threading
  3. import time
  4. gl_num = 0
  5. lock = threading.RLock()
  6. # 调用acquire([timeout])时,线程将一直阻塞,
  7. # 直到获得锁定或者直到timeout秒后(timeout参数可选)。
  8. # 返回是否获得锁。
  9. def Func():
  10.     lock.acquire()
  11.     global gl_num
  12.     gl_num += 1
  13.     time.sleep(1)
  14.     print gl_num
  15.     lock.release()
  16. for i in range(10):
  17.     t = threading.Thread(target=Func)
  18.     t.start()
复制代码
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. Process finished with exit code 0
  12. 可以看出,全局变量在在每次被调用时都要获得锁,才能操作,因此保证了共享数据的安全性
复制代码
  1. Lock对比Rlock
  2. #coding:utf-8
  3. import threading
  4. lock = threading.Lock() #Lock对象
  5. lock.acquire()
  6. lock.acquire()  #产生了死锁。
  7. lock.release()
  8. lock.release()
  9. print lock.acquire()
  10. import threading
  11. rLock = threading.RLock()  #RLock对象
  12. rLock.acquire()
  13. rLock.acquire() #在同一线程内,程序不会堵塞。
  14. rLock.release()
  15. rLock.release()
复制代码
Condition类

  Condition(条件变量)通常与一个锁关联。需要在多个Contidion中共享一个锁时,可以传递一个Lock/RLock实例给构造方法,否则它将自己生成一个RLock实例。
  可以认为,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,直到另一个线程调用notify()/notifyAll()通知;得到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。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。
  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()尝试获得锁定(进入锁定池);其他线程仍然在等待池中。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。
  notifyAll(): 调用这个方法将通知等待池中所有的线程,这些线程都将进入锁定池尝试获得锁定。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。

例子一:生产者消费者模型
  1. # encoding: UTF-8
  2. import threading
  3. import time
  4. # 商品
  5. product = None
  6. # 条件变量
  7. con = threading.Condition()
  8. # 生产者方法
  9. def produce():
  10.     global product
  11.     if con.acquire():
  12.         while True:
  13.             if product is None:
  14.                 print 'produce...'
  15.                 product = 'anything'
  16.                 # 通知消费者,商品已经生产
  17.                 con.notify()
  18.             # 等待通知
  19.             con.wait()
  20.             time.sleep(2)
  21. # 消费者方法
  22. def consume():
  23.     global product
  24.     if con.acquire():
  25.         while True:
  26.             if product is not None:
  27.                 print 'consume...'
  28.                 product = None
  29.                 # 通知生产者,商品已经没了
  30.                 con.notify()
  31.             # 等待通知
  32.             con.wait()
  33.             time.sleep(2)
  34. t1 = threading.Thread(target=produce)
  35. t2 = threading.Thread(target=consume)
  36. t2.start()
  37. t1.start()
复制代码
  1. produce...
  2. consume...
  3. produce...
  4. consume...
  5. produce...
  6. consume...
  7. produce...
  8. consume...
  9. produce...
  10. consume...
  11. Process finished with exit code -1
  12. 程序不断循环运行下去。重复生产消费过程。
复制代码
例子二:生产者消费者模型
  1. import threading
  2. import time
  3. condition = threading.Condition()
  4. products = 0
  5. class Producer(threading.Thread):
  6.     def run(self):
  7.         global products
  8.         while True:
  9.             if condition.acquire():
  10.                 if products < 10:
  11.                     products += 1;
  12.                     print "Producer(%s):deliver one, now products:%s" %(self.name, products)
  13.                     condition.notify()#不释放锁定,因此需要下面一句
  14.                     condition.release()
  15.                 else:
  16.                     print "Producer(%s):already 10, stop deliver, now products:%s" %(self.name, products)
  17.                     condition.wait();#自动释放锁定
  18.                 time.sleep(2)
  19. class Consumer(threading.Thread):
  20.     def run(self):
  21.         global products
  22.         while True:
  23.             if condition.acquire():
  24.                 if products > 1:
  25.                     products -= 1
  26.                     print "Consumer(%s):consume one, now products:%s" %(self.name, products)
  27.                     condition.notify()
  28.                     condition.release()
  29.                 else:
  30.                     print "Consumer(%s):only 1, stop consume, products:%s" %(self.name, products)
  31.                     condition.wait();
  32.                 time.sleep(2)
  33. if __name__ == "__main__":
  34.     for p in range(0, 2):
  35.         p = Producer()
  36.         p.start()
  37.     for c in range(0, 3):
  38.         c = Consumer()
  39.         c.start()
复制代码
  1. import threading
  2. alist = None
  3. condition = threading.Condition()
  4. def doSet():
  5.     if condition.acquire():
  6.         while alist is None:
  7.             condition.wait()
  8.         for i in range(len(alist))[::-1]:
  9.             alist[i] = 1
  10.         condition.release()
  11. def doPrint():
  12.     if condition.acquire():
  13.         while alist is None:
  14.             condition.wait()
  15.         for i in alist:
  16.             print i,
  17.         print
  18.         condition.release()
  19. def doCreate():
  20.     global alist
  21.     if condition.acquire():
  22.         if alist is None:
  23.             alist = [0 for i in range(10)]
  24.             condition.notifyAll()
  25.         condition.release()
  26. tset = threading.Thread(target=doSet,name='tset')
  27. tprint = threading.Thread(target=doPrint,name='tprint')
  28. tcreate = threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate')
  29. tset.start()
  30. tprint.start()
  31. tcreate.start()
复制代码
Event类

  Event(事件)是最简单的线程通信机制之一:一个线程通知事件,其他线程等待事件。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,无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,并通知所有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]): 如果标志为True将立即返回,否则阻塞线程至等待阻塞状态,等待其他线程调用set()。
例子一
  1. # encoding: UTF-8
  2. import threading
  3. import time
  4. event = threading.Event()
  5. def func():
  6.     # 等待事件,进入等待阻塞状态
  7.     print '%s wait for event...' % threading.currentThread().getName()
  8.     event.wait()
  9.     # 收到事件后进入运行状态
  10.     print '%s recv event.' % threading.currentThread().getName()
  11. t1 = threading.Thread(target=func)
  12. t2 = threading.Thread(target=func)
  13. t1.start()
  14. t2.start()
  15. time.sleep(2)
  16. # 发送事件通知
  17. print 'MainThread set event.'
  18. event.set()
复制代码
  1. Thread-1 wait for event...
  2. Thread-2 wait for event...
  3. #2秒后。。。
  4. MainThread set event.
  5. Thread-1 recv event.
  6. Thread-2 recv event.
  7. Process finished with exit code 0
复制代码
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:
Timer从Thread派生,没有增加实例方法。
例子一:
  1. # encoding: UTF-8
  2. import threading
  3. def func():
  4.     print 'hello timer!'
  5. timer = threading.Timer(5, func)
  6. timer.start()
复制代码
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,线程无法访问其他线程设置的属性;线程设置的属性不会被其他线程设置的同名属性替换。
  可以把local看成是一个“线程-属性字典”的字典,local封装了从自身使用线程作为 key检索对应的属性字典、再使用属性名作为key检索属性值的细节。
  1. # encoding: UTF-8
  2. import threading
  3. local = threading.local()
  4. local.tname = 'main'
  5. def func():
  6.     local.tname = 'notmain'
  7.     print local.tname
  8. t1 = threading.Thread(target=func)
  9. t1.start()
  10. t1.join()
  11. print local.tname
复制代码
  1. notmain
  2. main
复制代码
参考文章链接:

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