一、线程模块

Python3 通过两个标准库 _thread 和 threading 提供对线程的支持。

_thread 提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁,它相比于 threading 模块的功能还是比较有限的。

threading 模块除了包含 _thread 模块中的所有方法外,还提供的其他方法:

  • 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。

除了使用方法外,线程模块同样提供了Thread类来处理线程,Thread类提供了以下方法:

  • run(): 用以表示线程活动的方法。
  • start():启动线程活动。
  • join([time]): 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
  • isAlive(): 返回线程是否活动的。
  • getName(): 返回线程名。
  • setName(): 设置线程名。

二、线程同步

如果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,需要对多个线程进行同步。 使用 Threading 对象的 Lock 和 Rlock 可以实现简单的线程同步,这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法,对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据,可以将其操作放到 acquire 和 release 方法之间。

利用线程同步,可以使部分代码只能同时被一个线程操作,当这部分代码被一个线程使用时,其他线程需要等待线程该线程处理完之后,才能轮到下一个线程调用

  • 实例

利用多线程,每个线程获取全局变量num,然后对num进行1000000次的+1操作,如果没有利用线程同步,代码如下:

import threading
num = 0  # 全局变量
def sum(threadName,number):
    global num
    for i in range(number):
        num += 1
    print('{} num的值是: {}'.format(threadName,num))

class myThread(threading.Thread):
    def __init__(self,number):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.number = number
    def run(self):
        print('开始线程:%s' % (self.getName()))
        sum(self.getName(),self.number)
        print('结束线程:%s' % (self.getName()))

if __name__ == '__main__':
    threads = []  # 创建线程列表
    # 创建新线程
    thread1 = myThread(number=1000000)
    thread2 = myThread(number=1000000)
    # 添加线程到线程列表
    threads.append(thread1)
    threads.append(thread2)
    [t.start() for t in threads] # 开启新线程
    [t.join() for t in threads] # 等待所有线程完成
    print('最后num的值是: {}'.format(num))

运行结果如下,可以看到两个线程对num进行操作后,最后全局变量num的值是1359993,和我们预想的结果(2000000)不一致。

开始线程:Thread-1
开始线程:Thread-2
Thread-1 num的值是: 1089741
结束线程:Thread-1
Thread-2 num的值是: 1359993
结束线程:Thread-2
最后num的值是: 1359993

下面我们利用线程同步,对上面代码进行改进,加入以下三行代码:

...

    def run(self):
        threadlock.acquire() # 获取锁,用于线程同步:当线程2进入时,如果以下代码有线程1在调用,则会暂停线程2,等待线程1解锁后再到线程2进入
        print('开始线程:%s' % (self.getName()))
        sum(self.getName(),self.number)
        threadlock.release() # 解锁线程:当线程1解锁后,线程2才能继续运行
        print('结束线程:%s' % (self.getName()))

if __name__ == '__main__':
    threadlock = threading.Lock() # 创建线程锁

...

运行结果如下:

开始线程:Thread-1
Thread-1 num的值是: 1000000
结束线程:Thread-1
开始线程:Thread-2
Thread-2 num的值是: 2000000
结束线程:Thread-2
最后num的值是: 2000000

可以看到,和我们预想的结果一致。 


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