python的thread模塊是比較底層的模塊,python的threading模塊是對thread做了一些包裝的,可以更加方便的被使用
查看線程數(shù)量
#coding=utf-8
import threading
from time import sleep,ctime
def sing():
for i in range(3):
print("正在唱歌...%d"%i)
sleep(1)
def dance():
for i in range(3):
print("正在跳舞...%d"%i)
sleep(1)
if __name__ == '__main__':
print('---開始---:%s'%ctime())
t1 = threading.Thread(target=sing)
t2 = threading.Thread(target=dance)
t1.start()
t2.start()
while True:
length = len(threading.enumerate())
print('當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:%d'%length)
if length<=1:
break
sleep(0.5)
結(jié)果
---開始---:Thu Dec 27 11:22:19 2018
正在唱歌...0
正在跳舞...0
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
正在唱歌...1
正在跳舞...1
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
正在唱歌...2
正在跳舞...2
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:3
當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)為:1
當(dāng)調(diào)用Thread的時候不會創(chuàng)建線程只是創(chuàng)建了一個對象,只有在調(diào)用start的時候才會創(chuàng)建
通過使用threading模塊能完成多任務(wù)的程序開發(fā),為了讓每個線程的封裝性更完美,所以使用threading模塊時,往往會定義一個新的子類class,只要繼承threading.Thread就可以了,然后重寫run方法,這里調(diào)用start其實就是調(diào)用了Thread的run方法。
- python的threading.Thread類有一個run方法,用于定義線程的功能函數(shù),可以在自己的線程類中覆蓋該方法。而創(chuàng)建自己的線程實例后,通過Thread類的start方法,可以啟動該線程,交給python虛擬機(jī)進(jìn)行調(diào)度,當(dāng)該線程獲得執(zhí)行的機(jī)會時,就會調(diào)用run方法執(zhí)行線程。
#coding=utf-8
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
def run(self):
for i in range(3):
time.sleep(1)
msg = "I'm "+self.name+' @ '+str(i)
print(msg)
def test():
for i in range(5):
t = MyThread()
t.start()
if __name__ == '__main__':
test()
執(zhí)行結(jié)果:
I'm Thread-1 @ 0
I'm Thread-3 @ 0
I'm Thread-2 @ 0
I'm Thread-4 @ 0
I'm Thread-5 @ 0
I'm Thread-1 @ 1
I'm Thread-3 @ 1
I'm Thread-2 @ 1
I'm Thread-4 @ 1
I'm Thread-5 @ 1
I'm Thread-1 @ 2
I'm Thread-2 @ 2
I'm Thread-3 @ 2
I'm Thread-4 @ 2
I'm Thread-5 @ 2
從代碼和執(zhí)行結(jié)果我們可以看出,多線程程序的執(zhí)行順序是不確定的。當(dāng)執(zhí)行到sleep語句時,線程將被阻塞(Blocked),到sleep結(jié)束后,線程進(jìn)入就緒(Runnable)狀態(tài),等待調(diào)度。而線程調(diào)度將自行選擇一個線程執(zhí)行。上面的代碼中只能保證每個線程都運(yùn)行完整個run函數(shù),但是線程的啟動順序、run函數(shù)中每次循環(huán)的執(zhí)行順序都不能確定。
總結(jié)
1、每個線程默認(rèn)有一個名字,盡管上面的例子中沒有指定線程對象的name,但是python會自動為線程指定一個名字。
2、當(dāng)線程的run()方法結(jié)束時該線程完成。
3、無法控制線程調(diào)度程序,但可以通過別的方式來影響線程調(diào)度的方式
互斥鎖
當(dāng)多個線程幾乎同時修改某一個共享數(shù)據(jù)的時候,需要進(jìn)行同步控制。線程同步能夠保證多個線程安全訪問競爭資源,最簡單的同步機(jī)制是引入互斥鎖。互斥鎖為資源引入一個狀態(tài):鎖定/非鎖定
某個線程要更改共享數(shù)據(jù)時,先將其鎖定,此時資源的狀態(tài)為“鎖定”,其他線程不能更改;直到該線程釋放資源,將資源的狀態(tài)變成“非鎖定”,其他的線程才能再次鎖定該資源。互斥鎖保證了每次只有一個線程進(jìn)行寫入操作,從而保證了多線程情況下數(shù)據(jù)的正確性。
threading模塊中定義了Lock類,可以方便的處理鎖定:
# 創(chuàng)建鎖
mutex = threading.Lock()
# 鎖定
mutex.acquire()
# 釋放
mutex.release()
注意:
如果這個鎖之前是沒有上鎖的,那么acquire不會堵塞
如果在調(diào)用acquire對這個鎖上鎖之前 它已經(jīng)被 其他線程上了鎖,那么此時acquire會堵塞,直到這個鎖被解鎖為止
import threading
import time
g_num = 0
def test1(num):
global g_num
for i in range(num):
#如果之前沒被上鎖,那么上鎖成功
#如果之前已經(jīng)被上鎖了,那么會堵塞在這里,直到這個鎖被解開
mutex.acquire() # 上鎖
g_num += 1
mutex.release() # 解鎖
print("---test1---g_num=%d"%g_num)
def test2(num):
global g_num
for i in range(num):
mutex.acquire() # 上鎖
g_num += 1
mutex.release() # 解鎖
print("---test2---g_num=%d"%g_num)
# 創(chuàng)建一個互斥鎖
# 默認(rèn)是未上鎖的狀態(tài)
mutex = threading.Lock()
# 創(chuàng)建2個線程,讓他們各自對g_num加1000000次
p1 = threading.Thread(target=test1, args=(1000000,))
p1.start()
p2 = threading.Thread(target=test2, args=(1000000,))
p2.start()
# 等待計算完成
while len(threading.enumerate()) != 1:
time.sleep(1)
print("2個線程對同一個全局變量操作之后的最終結(jié)果是:%s" % g_num)
運(yùn)行結(jié)果
---test1---g_num=1000000
---test2---g_num=2000000
2個線程對同一個全局變量操作之后的最終結(jié)果是:2000000
第一個線程上鎖直到執(zhí)行完之后才到第二個線程繼續(xù)執(zhí)行。 上鎖的位置不同,產(chǎn)生的效果也會不同,如果將子線程對數(shù)據(jù)操作的代碼進(jìn)行上鎖,則兩個線程將交叉對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,修改示例如下
for i in range(num):
mutex.acquire() # 上鎖
g_num += 1
mutex.release() # 解鎖
運(yùn)行結(jié)果:
---test2---g_num=1768428
---test1---g_num=2000000
2個線程對同一個全局變量操作之后的最終結(jié)果是:2000000
上鎖解鎖過程
當(dāng)一個線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時,鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。
每次只有一個線程可以獲得鎖。如果此時另一個線程試圖獲得這個鎖,該線程就會變?yōu)椤癰locked”狀態(tài),稱為“阻塞”,直到擁有鎖的線程調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后,鎖進(jìn)入“unlocked”狀態(tài)。
線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個來獲得鎖,并使得該線程進(jìn)入運(yùn)行(running)狀態(tài)。
總結(jié)
鎖的好處:
- 確保了某段關(guān)鍵代碼只能由一個線程從頭到尾完整地執(zhí)行
鎖的壞處:
- 阻止了多線程并發(fā)執(zhí)行,包含鎖的某段代碼實際上只能以單線程模式執(zhí)行,效率就大大地下降了
- 由于可以存在多個鎖,不同的線程持有不同的鎖,并試圖獲取對方持有的鎖時,可能會造成死鎖