python中強制關閉線程與協(xié)程與進程方法

更新時間：2023年03月30日 10:07:41 作者：良知猶存

python使用中多線程、多進程、多協(xié)程使用是比較常見的。那么如果在多線程等的使用，我們這個時候我們想從外部強制殺掉該線程請問如何操作？這篇文章帶你介紹，感興趣的同學可以參考閱讀

前言

python使用中多線程、多進程、多協(xié)程使用是比較常見的。那么如果在多線程等的使用，我們這個時候我們想從外部強制殺掉該線程請問如何操作？

需求

在python多線程等的使用中，我們需要在外部強制終止線程，這個時候又沒有unix的pthread kill的函數(shù)，多進程這個時候大家覺得可以使用kill -9 直接強制殺掉就可以了，從邏輯上這么做沒問題，但是不太優(yōu)雅。其中我總結了一下不僅是使用多線程，以及多協(xié)程、多進程在python的實現(xiàn)對比。

此外也可以參考stackoverlow的文章，如何優(yōu)雅的關閉一個線程，里面有很多的討論，大家可以閱讀一下

開始進入正題：

多線程

首先線程中進行退出的話，我們經(jīng)常會使用一種方式：子線程執(zhí)行的循環(huán)條件設置一個條件，當我們需要退出子線程的時候，將該條件置位，這個時候子線程會主動退出，但是當子線程處于阻塞情況下，沒有在循環(huán)中判斷條件，并且阻塞時間不定的情況下，我們回收該線程也變得遙遙無期。這個時候就需要下面的幾種方式出馬了：

守護線程:

如果你設置一個線程為守護線程，就表示你在說這個線程是不重要的，在進程退出的時候，不用等待這個線程退出。
如果你的主線程在退出的時候，不用等待那些子線程完成，那就設置這些線程的daemon屬性。即，在線程開始（thread.start()）之前，調(diào)用setDeamon（）函數(shù)，設定線程的daemon標志。（thread.setDaemon(True)）就表示這個線程“不重要”。

如果你想等待子線程完成再退出，那就什么都不用做。，或者顯示地調(diào)用thread.setDaemon(False)，設置daemon的值為false。新的子線程會繼承父線程的daemon標志。整個Python會在所有的非守護線程退出后才會結束，即進程中沒有非守護線程存在的時候才結束。

也就是子線程為非deamon線程，主線程不立刻退出

import threading
import time
import gc
import datetime

def circle():
    print("begin")
    try:
        while True:
            current_time = datetime.datetime.now()
            print(str(current_time) + ' circle.................')
            time.sleep(3)
    except Exception as e:
        print('error:',e)
    finally:
        print('end')


if __name__ == "__main__":
   t = threading.Thread(target=circle)
   t.setDaemon(True)
   t.start()
   time.sleep(1)
   # stop_thread(t)
   # print('stoped threading Thread') 
   current_time = datetime.datetime.now()
   print(str(current_time) + ' stoped after') 
   gc.collect()
   while True:
      time.sleep(1)
      current_time = datetime.datetime.now()
      print(str(current_time) + ' end circle')

是否是主線程進行控制？

守護線程需要主線程退出才能完成子線程退出，下面是代碼，再封裝一層進行驗證是否需要主線程退出

def Daemon_thread():
   circle_thread= threading.Thread(target=circle)
#    circle_thread.daemon = True
   circle_thread.setDaemon(True)
   circle_thread.start()   
   while running:
        print('running:',running) 
        time.sleep(1)
   print('end..........') 


if __name__ == "__main__":
    t = threading.Thread(target=Daemon_thread)
    t.start()   
    time.sleep(3)
    running = False
    print('stop running:',running) 
    print('stoped 3') 
    gc.collect()
    while True:
        time.sleep(3)
        print('stoped circle')

替換main函數(shù)執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)打印了 stoped 3這個標志后circle線程還在繼續(xù)執(zhí)行。

結論：處理信號靠的就是主線程，只有保證他活著，信號才能正確處理。

在 Python 線程中引發(fā)異常

雖然使用PyThreadState_SetAsyncExc大部分情況下可以滿足我們直接退出線程的操作；但是PyThreadState_SetAsyncExc方法只是為線程退出執(zhí)行“計劃”。它不會殺死線程，尤其是當它正在執(zhí)行外部 C 庫時。嘗試sleep(100)用你的方法殺死一個。它將在 100 秒后被“殺死”。while flag:它與->flag = False方法一樣有效。

所以子線程有例如sleep等阻塞函數(shù)時候，在休眠過程中，子線程無法響應，會被主線程捕獲，導致無法取消子線程。就是實際上當線程休眠時候，直接使用async_raise 這個函數(shù)殺掉線程并不可以，因為如果線程在 Python 解釋器之外忙，它就不會捕獲中斷

示例代碼：

import ctypes
import inspect
import threading
import time
import gc
import datetime

def async_raise(tid, exctype):
   """raises the exception, performs cleanup if needed"""
   tid = ctypes.c_long(tid)
   if not inspect.isclass(exctype):
      exctype = type(exctype)
   res = ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(tid, ctypes.py_object(exctype))
   if res == 0:
      raise ValueError("invalid thread id")
   elif res != 1:
      # """if it returns a number greater than one, you're in trouble,  
      # and you should call it again with exc=NULL to revert the effect"""  
      ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(tid, None)
      raise SystemError("PyThreadState_SetAsyncExc failed")
      
def stop_thread(thread):
   async_raise(thread.ident, SystemExit)
   
def circle():
    print("begin")
    try:
        while True:
            current_time = datetime.datetime.now()
            print(str(current_time) + ' circle.................')
            time.sleep(3)
    except Exception as e:
        print('error:',e)
    finally:
        print('end')

if __name__ == "__main__":
   t = threading.Thread(target=circle)
   t.start()
   time.sleep(1)
   stop_thread(t)
   print('stoped threading Thread') 
   current_time = datetime.datetime.now()
   print(str(current_time) + ' stoped after') 
   gc.collect()
   while True:
      time.sleep(1)
      current_time = datetime.datetime.now()
      print(str(current_time) + ' end circle')

signal.pthread_kill操作：

這個是最接近與 unix中pthread kill操作，網(wǎng)上看到一些使用，但是自己驗證時候沒有找到這個庫里面的使用，

這是在python官方的signal解釋文檔里面的描述，看到是3.3 新版功能，我自己本身是python3.10，沒有pthread_kill，可能是后續(xù)版本又做了去除。

這是網(wǎng)上看到的一些示例代碼，但是沒法執(zhí)行，如果有人知道使用可以進行交流。

from signal import pthread_kill, SIGTSTP
from threading import Thread
from itertools import count
from time import sleep

def target():
    for num in count():
        print(num)
        sleep(1)

thread = Thread(target=target)
thread.start()
sleep(5)
signal.pthread_kill(thread.ident, SIGTSTP)

多進程

multiprocessing 是一個支持使用與 threading 模塊類似的 API 來產(chǎn)生進程的包。 multiprocessing 包同時提供了本地和遠程并發(fā)操作，通過使用子進程而非線程有效地繞過了全局解釋器鎖。因此，multiprocessing 模塊允許程序員充分利用給定機器上的多個處理器。

其中使用了multiprocess這些庫，我們可以調(diào)用它內(nèi)部的函數(shù)terminate幫我們釋放。例如t.terminate()，這樣就可以強制讓子進程退出了。

不過使用了多進程數(shù)據(jù)的交互方式比較繁瑣，得使用共享內(nèi)存、pipe或者消息隊列這些進行子進程和父進程的數(shù)據(jù)交互。

示例代碼如下：

import time
import gc
import datetime
import multiprocessing

def circle():
    print("begin")
    try:
        while True:
            current_time = datetime.datetime.now()
            print(str(current_time) + ' circle.................')
            time.sleep(3)
    except Exception as e:
        print('error:',e)
    finally:
        print('end')


if __name__ == "__main__":
    t = multiprocessing.Process(target=circle, args=())
    t.start()
    # Terminate the process
    current_time = datetime.datetime.now()
    print(str(current_time) + ' stoped before') 
    time.sleep(1)
    t.terminate()  # sends a SIGTERM
    current_time = datetime.datetime.now()
    print(str(current_time) + ' stoped after') 
    gc.collect()
    while True:
        time.sleep(3)
        current_time = datetime.datetime.now()
        print(str(current_time) + ' end circle')

多協(xié)程

協(xié)程(coroutine)也叫微線程，是實現(xiàn)多任務的另一種方式，是比線程更小的執(zhí)行單元，一般運行在單進程和單線程上。因為它自帶CPU的上下文，它可以通過簡單的事件循環(huán)切換任務，比進程和線程的切換效率更高，這是因為進程和線程的切換由操作系統(tǒng)進行。

Python實現(xiàn)協(xié)程的主要借助于兩個庫：asyncio（asyncio 是從Python3.4引入的標準庫，直接內(nèi)置了對協(xié)程異步IO的支持。asyncio 的編程模型本質(zhì)是一個消息循環(huán)，我們一般先定義一個協(xié)程函數(shù)(或任務), 從 asyncio 模塊中獲取事件循環(huán)loop，然后把需要執(zhí)行的協(xié)程任務(或任務列表)扔到 loop中執(zhí)行，就實現(xiàn)了異步IO）和gevent（Gevent 是一個第三方庫，可以輕松通過gevent實現(xiàn)并發(fā)同步或異步編程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C擴展模塊形式接入Python的輕量級協(xié)程。）。

由于asyncio已經(jīng)成為python的標準庫了無需pip安裝即可使用，這意味著asyncio作為Python原生的協(xié)程實現(xiàn)方式會更加流行。本文僅會介紹asyncio模塊的退出使用。

使用協(xié)程取消，有兩個重要部分：第一，替換舊的休眠函數(shù)為多協(xié)程的休眠函數(shù)；第二取消使用cancel()函數(shù)。

其中cancel() 返回值為 True 表示 cancel 成功。

示例代碼如下：創(chuàng)建一個coroutine，然后調(diào)用run_until_complete()來初始化并啟動服務器來調(diào)用main函數(shù)，判斷協(xié)程是否執(zhí)行完成，因為設置的num協(xié)程是一個死循環(huán)，所以一直沒有執(zhí)行完，如果沒有執(zhí)行完直接使用 cancel()取消掉該協(xié)程，最后執(zhí)行成功。

import asyncio
import time


async def num(n):
    try:
        i = 0
        while True:
            print(f'i={i} Hello')
            i=i+1
            # time.sleep(10)
            await asyncio.sleep(n*0.1)
        return n
    except asyncio.CancelledError:
        print(f"數(shù)字{n}被取消")
        raise


async def main():
    # tasks = [num(i) for i in range(10)]
    tasks = [num(10)]
    complete, pending = await asyncio.wait(tasks, timeout=0.5)
    for i in complete:
        print("當前數(shù)字",i.result())
    if pending:
        print("取消未完成的任務")
        for p in pending:
            p.cancel()


if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    try:
        loop.run_until_complete(main())
    finally:
        loop.close()