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python多線程使用方法實(shí)例詳解

 更新時(shí)間:2019年12月30日 10:12:23   作者:雪山飛豬  
這篇文章主要介紹了python多線程使用方法,結(jié)合實(shí)例形式詳細(xì)分析了Python多線程thread模塊、鎖機(jī)制相關(guān)使用技巧與操作注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了python多線程使用方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

threading 模塊支持守護(hù)線程, 其工作方式是:守護(hù)線程一般是一個(gè)等待客戶端請(qǐng)求服務(wù)的服務(wù)器。

如果把一個(gè)線程設(shè)置為守護(hù)線程,進(jìn)程退出時(shí)不需要等待這個(gè)線程執(zhí)行完成。

如果主線程準(zhǔn)備退出時(shí),不需要等待某些子線程完成,就可以為這些子線程設(shè)置守護(hù)線程標(biāo)記。 需要在啟動(dòng)線程之前執(zhí)行如下賦值語句: thread.daemon = True,檢查線程的守護(hù)狀態(tài)也只需要檢查這個(gè)值即可。

整個(gè) Python 程序?qū)⒃谒蟹鞘刈o(hù)線程退出之后才退出, 換句話說, 就是沒有剩下存活的非守護(hù)線程時(shí)才退出。

使用thread模塊

以下是三種使用 Thread 類的方法(一般使用第一個(gè)或第三個(gè)方案)

  • 創(chuàng)建 Thread 的實(shí)例,傳給它一個(gè)函數(shù)。
import threading
from time import sleep, ctime
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = threading.Thread(target=loop, args=(i, loops[i]))
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()

當(dāng)所有線程都分配完成之后,通過調(diào)用每個(gè)線程的 start()方法讓它們開始執(zhí)行,而不是 在這之前就會(huì)執(zhí)行。
相比于管理一組鎖(分配、獲取、釋放、檢查鎖狀態(tài)等)而言,這里只 需要為每個(gè)線程調(diào)用 join()方法即可。
join()方法將等待線程結(jié)束,或者在提供了超時(shí)時(shí)間的情況下,達(dá)到超時(shí)時(shí)間。
使用 join()方法要比等待鎖釋放的無限循環(huán)更加清晰(這也是這種鎖 又稱為自旋鎖的原因)。

  • 創(chuàng)建 Thread 的實(shí)例,傳給它一個(gè)可調(diào)用的類實(shí)例。
import threading
from time import sleep, ctime
# 創(chuàng)建 Thread 的實(shí)例,傳給它一個(gè)可調(diào)用的類實(shí)例
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
class ThreadFunc(object):
  def __init__(self, func, args, name=''):
    self.name = name
    self.func = func
    self.args = args
  def __call__(self):
    self.func(*self.args)
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = threading.Thread(target=ThreadFunc(loop, (i, loops[i]), loop.__name__))
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()
  • 派生 Thread 的子類,并創(chuàng)建子類的實(shí)例。
import threading
from time import sleep, ctime
# 創(chuàng)建 Thread 的實(shí)例,傳給它一個(gè)可調(diào)用的類實(shí)例
# 子類的構(gòu)造函數(shù)必須先調(diào)用其基類的構(gòu)造函數(shù)
# 特殊方法__call__()在 子類中必須要寫為 run()
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
class MyThread(threading.Thread):
  def __init__(self, func, args, name=''):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.name = name
    self.func = func
    self.args = args
  def run(self):
    self.func(*self.args)
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = MyThread(loop, (i, loops[i]), loop.__name__)
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()

使用鎖

python和java一樣,也具有鎖機(jī)制,而且創(chuàng)建與使用鎖都是很簡便的。

一般在多線程代碼中,總會(huì)有一些特 定的函數(shù)或代碼塊不希望(或不應(yīng)該)被多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行,通常包括修改數(shù)據(jù)庫、更新文件或 其他會(huì)產(chǎn)生競態(tài)條件的類似情況

鎖有兩種狀態(tài):鎖定和未鎖定。而且它也只支持兩個(gè)函數(shù):獲得鎖和釋放鎖。

一般鎖的調(diào)用如下

# 加載線程的鎖對(duì)象
lock = threading.Lock()
# 獲取鎖
lock.acquire()
# ...代碼
# 釋放鎖
lock.release()

更簡潔的方法是使用with關(guān)鍵字,如下代碼功能同上

# 加載線程的鎖對(duì)象
lock = threading.Lock()
with lock :
  #...代碼

示例代碼:

import threading
from time import sleep, ctime
lock = threading.Lock()
def a():
  lock.acquire()
  for x in range(5):
    print(f'a:{str(x)}')
    sleep(0.01)
  lock.release()
def b():
  lock.acquire()
  for x in range(5):
    print(f'a:{str(x)}')
    sleep(0.01)
  lock.release()
threading.Thread(target=a).start()
threading.Thread(target=b).start()

相關(guān)屬性和方法

  • Thread對(duì)象的屬性

屬性 描述
name 線程名
ident 線程的標(biāo)識(shí)符
daemon 布爾標(biāo)志,表示這個(gè)線程是否是守護(hù)線程
 

  • Thread對(duì)象的方法

方法 描述
init(group=None, tatget=None, name=None, args=(), kwargs ={}, verbose=None, daemon=None) 實(shí)例化一個(gè)線程對(duì)象,需要有一個(gè)可調(diào)用的 target,以及其參數(shù) args 或 kwargs。還可以傳遞 name 或 group 參數(shù),不過后者還未實(shí)現(xiàn)。此 外 , verbose 標(biāo) 志 也 是 可 接 受 的 。 而 daemon 的 值 將 會(huì) 設(shè) 定 thread.daemon 屬性/標(biāo)志
start() 開始執(zhí)行該線程
run() 定義線程功能的方法(通常在子類中被應(yīng)用開發(fā)者重寫)
join (timeout=None) 直至啟動(dòng)的線程終止之前一直掛起;除非給出了 timeout(秒),否則 會(huì)一直阻塞
is_alive() 布爾標(biāo)志,表示這個(gè)線程是否還存活

  • threading模塊其他函數(shù)

函數(shù) 描述
start() 開始執(zhí)行該線程
active_count() 當(dāng)前活動(dòng)的 Thread 對(duì)象個(gè)數(shù)
enumerate() 返回當(dāng)前活動(dòng)的 Thread 對(duì)象列表
settrace(func) 為所有線程設(shè)置一個(gè) trace 函數(shù)
setprofile (func) 為所有線程設(shè)置一個(gè) profile 函數(shù)
stack_size(size=0) 返回新創(chuàng)建線程的棧大小;或?yàn)楹罄m(xù)創(chuàng)建的線程設(shè)定棧的大小 為 size
Lock() 加載線程的鎖對(duì)象,是一個(gè)基本的鎖對(duì)象,一次只能一個(gè)鎖定,其余鎖請(qǐng)求,需等待鎖釋放后才能獲取,對(duì)象有acquire()和release()方法
RLock() 多重鎖,在同一線程中可用被多次acquire。如果使用RLock,那么acquire和release必須成對(duì)出現(xiàn),調(diào)用了n次acquire鎖請(qǐng)求,則必須調(diào)用n次的release才能在線程中釋放鎖對(duì)象

后記

在Python多線程下,每個(gè)線程的執(zhí)行方式:

1、獲取GIL
2、執(zhí)行代碼直到sleep或者是python虛擬機(jī)將其掛起。
3、釋放GIL

通常來說,多線程是一個(gè)好東西。不過由于 Python 的 GIL 的限制,多線程更適合于 I/O 密集型應(yīng)用(I/O 釋放了 GIL,可以允 許更多的并發(fā)),而不是計(jì)算密集型應(yīng)用。對(duì)于后一種情況而言,為了實(shí)現(xiàn)更好的并行性,你需要使用多進(jìn)程,以便讓 CPU 的其他內(nèi)核來執(zhí)行。

請(qǐng)注意:多核多線程比單核多線程更差,原因是單核下多線程,每次釋放GIL,喚醒的那個(gè)線程都能獲取到GIL鎖,所以能夠無縫執(zhí)行,但多核下,CPU0釋放GIL后,其他CPU上的線程都會(huì)進(jìn)行競爭,但GIL可能會(huì)馬上又被CPU0拿到,導(dǎo)致其他幾個(gè)CPU上被喚醒后的線程會(huì)醒著等待到切換時(shí)間后又進(jìn)入待調(diào)度狀態(tài),這樣會(huì)造成線程顛簸(thrashing),導(dǎo)致效率更低

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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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