Python多任务-线程
时间:2022-07-26
本文章向大家介绍Python多任务-线程,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。
一个简单的线程
import time
import threading
def task1(arg):
while True:
print("--%s--" % arg)
time.sleep(0.1)
def task2(arg):
while True:
print("--%s--" % arg)
time.sleep(0.1)
def main():
t1 = threading.Thread(target = task1,args = (1,))
t2 = threading.Thread(target = task2,args = (2,))
t1.start()
t2.start()
if __name__ == '__main__':
main()
"""
--1--
--2--
--1--
--2--
--1--
--2--
--1--
--2--
--1--
--2--
....
"""
打印当前所有线程
print(threading.enumerate())
线程执行代码的封装
通过使用threading模块能完成多任务的程序开发,为了让每个线程的封装性更完美,所以使用threading模块时,往往会定义一个新的子类class,只要继承threading.Thread就可以了,然后重写run方法。
#coding=utf-8
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
def run(self):
for i in range(3):
time.sleep(1)
# name属性中保存的是当前线程的名字
msg = self.name+':'+str(i)
print(msg)
if __name__ == '__main__':
t = MyThread()
t.start()
python的threading.Thread类有一个run方法,用于定义线程的功能函数,可以在自己的线程类中覆盖该方法。而创建自己的线程实例后,通过Thread类的start方法,可以启动该线程,交给python虚拟机进行调度,当该线程获得执行的机会时,就会调用run方法执行线程。
多线程共享全局变量
from threading import Thread
import time
def work1(nums):
nums.append(44)
print("----in work1---",nums)
def work2(nums):
#延时一会,保证t1线程中的事情做完
time.sleep(1)
print("----in work2---",nums)
g_nums = [11,22,33]
t1 = Thread(target=work1, args=(g_nums,))
t1.start()
t2 = Thread(target=work2, args=(g_nums,))
t2.start()
# 运行结果:
#
# ----in work1--- [11, 22, 33, 44]
# ----in work2--- [11, 22, 33, 44]
- 在一个进程内的所有线程共享全局变量,很方便在多个线程间共享数据
- 缺点就是,线程是对全局变量随意遂改可能造成多线程之间对全局变量的混乱(即线程非安全)
互斥锁
当多个线程几乎同时修改某一个共享数据的时候,需要进行同步控制
线程同步能够保证多个线程安全访问竞争资源,最简单的同步机制是引入互斥锁。
互斥锁为资源引入一个状态:锁定/非锁定
某个线程要更改共享数据时,先将其锁定,此时资源的状态为“锁定”,其他线程不能更改;直到该线程释放资源,将资源的状态变成“非锁定”,其他的线程才能再次锁定该资源。互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作,从而保证了多线程情况下数据的正确性。
threading模块中定义了Lock类,可以方便的处理锁定:
# 创建锁
mutex = threading.Lock()
# 锁定
mutex.acquire()
# 释放
mutex.release()
注意:
- 如果这个锁之前是没有上锁的,那么acquire不会堵塞
- 如果在调用acquire对这个锁上锁之前 它已经被 其他线程上了锁,那么此时acquire会堵塞,直到这个锁被解锁为止
使用互斥锁完成2个线程对同一个全局变量各加100万次的操作
import threading
import time
g_num = 0
def test1(num):
global g_num
for i in range(num):
mutex.acquire() # 上锁
g_num += 1
mutex.release() # 解锁
print("---test1---g_num=%d"%g_num)
def test2(num):
global g_num
for i in range(num):
mutex.acquire() # 上锁
g_num += 1
mutex.release() # 解锁
print("---test2---g_num=%d"%g_num)
# 创建一个互斥锁
# 默认是未上锁的状态
mutex = threading.Lock()
# 创建2个线程,让他们各自对g_num加1000000次
p1 = threading.Thread(target=test1, args=(1000000,))
p1.start()
p2 = threading.Thread(target=test2, args=(1000000,))
p2.start()
# 等待计算完成
while len(threading.enumerate()) != 1:
time.sleep(1)
print("2个线程对同一个全局变量操作之后的最终结果是:%s" % g_num)
运行结果
---test1---g_num=1909909
---test2---g_num=2000000
2个线程对同一个全局变量操作之后的最终结果是:2000000
可以看到最后的结果,加入互斥锁后,其结果与预期相符。
上锁解锁过程
当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。
每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“阻塞”,直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。
线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。
总结
锁的好处:
- 确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行
锁的坏处:
- 阻止了多线程并发执行,包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行,效率就大大地下降了
- 由于可以存在多个锁,不同的线程持有不同的锁,并试图获取对方持有的锁时,可能会造成死锁
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