Python多線程使用方法詳細講解
一、簡介
Python中使用線程有兩種方式:函數(shù)或者用類來包裝線程對象。
函數(shù)式:調用 _thread 模塊中的start_new_thread()函數(shù)來產生新線程。
參數(shù)說明:
- function - 線程函數(shù)。
- args - 傳遞給線程函數(shù)的參數(shù),他必須是個tuple類型。
- kwargs - 可選參數(shù)。
實例:
import _thread import time # 為線程定義一個函數(shù) def print_time( threadName, delay): count = 0 while count < 5: time.sleep(delay) count += 1 print ("%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )) # 創(chuàng)建兩個線程 try: _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) ) _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) ) except: print ("Error: 無法啟動線程") while 1: pass
二、線程模塊
Python3 通過兩個標準庫 _thread 和 threading 提供對線程的支持。
_thread 提供了低級別的、原始的線程以及一個簡單的鎖,它相比于 threading 模塊的功能還是比較有限的。
threading 模塊除了包含 _thread 模塊中的所有方法外,還提供的其他方法:
- threading.currentThread(): 返回當前的線程變量。
- threading.enumerate(): 返回一個包含正在運行的線程的list。正在運行指線程啟動后、結束前,不包括啟動前和終止后的線程。
- threading.activeCount(): 返回正在運行的線程數(shù)量,與len(threading.enumerate())有相同的結果。
除了使用方法外,線程模塊同樣提供了Thread類來處理線程,Thread類提供了以下方法:
- run(): 用以表示線程活動的方法。
- start():啟動線程活動。
- join([time]): 等待至線程中止。這阻塞調用線程直至線程的join() 方法被調用中止-正常退出或者拋出未處理的異常-或者是可選的超時發(fā)生。
- isAlive(): 返回線程是否活動的。
- getName(): 返回線程名。
- setName(): 設置線程名。
三、使用 threading 模塊創(chuàng)建線程
可以通過直接從 threading.Thread 繼承創(chuàng)建一個新的子類,并實例化后調用 start() 方法啟動新線程,即它調用了線程的 run() 方法:
import threading import time exitFlag = 0 class myThread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name, counter): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.counter = counter def run(self): print ("開始線程:" + self.name) print_time(self.name, self.counter, 5) print ("退出線程:" + self.name) def print_time(threadName, delay, counter): while counter: if exitFlag: threadName.exit() time.sleep(delay) print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))) counter -= 1 # 創(chuàng)建新線程 thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1) thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2) # 開啟新線程 thread1.start() thread2.start() thread1.join() thread2.join() print ("退出主線程")
四、線程同步
如果多個線程共同對某個數(shù)據(jù)修改,則可能出現(xiàn)不可預料的結果,為了保證數(shù)據(jù)的正確性,需要對多個線程進行同步。
使用 Thread 對象的 Lock 和 Rlock 可以實現(xiàn)簡單的線程同步,這兩個對象都有 acquire 方法和 release 方法,對于那些需要每次只允許一個線程操作的數(shù)據(jù),可以將其操作放到 acquire 和 release 方法之間。
如下:
注意: 多線程的優(yōu)勢在于可以同時運行多個任務(至少感覺起來是這樣)。但是當線程需要共享數(shù)據(jù)時,可能存在數(shù)據(jù)不同步的問題。
考慮這樣一種情況:一個列表里所有元素都是0,線程"set"從后向前把所有元素改成1,而線程"print"負責從前往后讀取列表并打印。 那么,可能線程"set"開始改的時候,線程"print"便來打印列表了,輸出就成了一半0一半1,這就是數(shù)據(jù)的不同步。為了避免這種情況,引入了鎖的概念。 鎖有兩種狀態(tài)——鎖定和未鎖定。每當一個線程比如"set"要訪問共享數(shù)據(jù)時,必須先獲得鎖定;如果已經有別的線程比如"print"獲得鎖定了,那么就讓線程"set"暫停,也就是同步阻塞;等到線程"print"訪問完畢,釋放鎖以后,再讓線程"set"繼續(xù)。 經過這樣的處理,打印列表時要么全部輸出0,要么全部輸出1,不會再出現(xiàn)一半0一半1的尷尬場面。
實例:
import threading import time class myThread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name, counter): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.counter = counter def run(self): print ("開啟線程: " + self.name) # 獲取鎖,用于線程同步 threadLock.acquire() print_time(self.name, self.counter, 3) # 釋放鎖,開啟下一個線程 threadLock.release() def print_time(threadName, delay, counter): while counter: time.sleep(delay) print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))) counter -= 1 threadLock = threading.Lock() threads = [] # 創(chuàng)建新線程 thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1) thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2) # 開啟新線程 thread1.start() thread2.start() # 添加線程到線程列表 threads.append(thread1) threads.append(thread2) # 等待所有線程完成 for t in threads: t.join() print ("退出主線程")
五、線程優(yōu)先級隊列( Queue)
1、queue隊列
(1.python3中的隊列模塊是queue,不是Queue
(2.一般涉及到同步,多線程之類用到隊列模塊
(3.定義了 queue.Queue 類,以及繼承它的 queue.LifoQueue 類 和 queue.PriorityQueue 類 和 queue.SimpleQueue 類
(4.分別對應隊列類(FIFO先進先出),LIFO后進先出隊列類,優(yōu)先隊列,無邊界FIFO簡單隊列類
(5.還有兩個異常:隊滿和隊空
2、隊列queue公共方法
''' 學習中遇到問題沒人解答?小編創(chuàng)建了一個Python學習交流群:711312441 尋找有志同道合的小伙伴,互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書! ''' import queue #創(chuàng)建基本隊列 #queue.Queue(maxsize=0)創(chuàng)建一個隊列對象(隊列容量),若maxsize小于或者等于0,隊列大小沒有限制 Q=queue.Queue(10) print(Q) print(type(Q)) #1.基本方法 print(Q.queue)#查看隊列中所有元素 print(Q.qsize())#返回隊列的大小 print(Q.empty())#判斷隊空 print(Q.full())#判斷隊滿 #2.獲取隊列,0--5 #Queue.put(item,block = True,timeout = None )將對象放入隊列,阻塞調用(block=False拋異常),無等待時間 for i in range(5): Q.put(i) # Queue.put_nowait(item)相當于 put(item, False). #3.讀隊列,0--5 #Queue.get(block=True, timeout=None)讀出隊列的一個元素,阻塞調用,無等待時間 while not Q.empty(): print(Q.get()) # Queue.get_nowait()相當于get(False).取數(shù)據(jù),如果沒數(shù)據(jù)拋queue.Empty異常 #4.另兩種涉及等待排隊任務的方法 # Queue.task_done()在完成一項工作后,向任務已經完成的隊列發(fā)送一個信號 # Queue.join()阻止直到隊列中的所有項目都被獲取并處理。即等到隊列為空再執(zhí)行別的操作
3、其他
(1.LifoQueue: LIFO后進先出
(2.PriorityQueue:優(yōu)先級隊列,如果數(shù)據(jù)元素不具有可比性,則可將數(shù)據(jù)包裝在忽略數(shù)據(jù)項的類中,僅比較優(yōu)先級編號
(3.SimpleQueue:簡單隊列,無跟蹤任務的功能
六、Queue詳細參數(shù)和用法實例
Queue 模塊中的常用方法:
- Queue.qsize() 返回隊列的大小
- Queue.empty() 如果隊列為空,返回True,反之False
- Queue.full() 如果隊列滿了,返回True,反之False
- Queue.full 與 maxsize 大小對應
- Queue.get([block[, timeout]])獲取隊列,timeout等待時間
- Queue.get_nowait() 相當Queue.get(False)
- Queue.put(item) 寫入隊列,timeout等待時間
- Queue.put_nowait(item) 相當Queue.put(item, False)
- Queue.task_done() 在完成一項工作之后,Queue.task_done()函數(shù)向任務已經完成的隊列發(fā)送一個信號
- Queue.join() 實際上意味著等到隊列為空,再執(zhí)行別的操作
實例:
import queue import threading import time exitFlag = 0 class myThread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name, q): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.q = q def run(self): print ("開啟線程:" + self.name) process_data(self.name, self.q) print ("退出線程:" + self.name) def process_data(threadName, q): while not exitFlag: queueLock.acquire() if not workQueue.empty(): data = q.get() queueLock.release() print ("%s processing %s" % (threadName, data)) else: queueLock.release() time.sleep(1) threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"] nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"] queueLock = threading.Lock() workQueue = queue.Queue(10) threads = [] threadID = 1 # 創(chuàng)建新線程 for tName in threadList: thread = myThread(threadID, tName, workQueue) thread.start() threads.append(thread) threadID += 1 # 填充隊列 queueLock.acquire() for word in nameList: workQueue.put(word) queueLock.release() # 等待隊列清空 while not workQueue.empty(): pass # 通知線程是時候退出 exitFlag = 1 # 等待所有線程完成 for t in threads: t.join() print ("退出主線程")
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