Python多線程同步Lock、RLock、Semaphore、Event實(shí)例
一、多線程同步
由于CPython的python解釋器在單線程模式下執(zhí)行，所以導(dǎo)致python的多線程在很多的時(shí)候并不能很好地發(fā)揮多核cpu的資源。大部分情況都推薦使用多進(jìn)程。
python的多線程的同步與其他語(yǔ)言基本相同，主要包含：
Lock & RLock ：用來(lái)確保多線程多共享資源的訪問(wèn)。
Semaphore ： 用來(lái)確保一定資源多線程訪問(wèn)時(shí)的上限，例如資源池。
Event : 是最簡(jiǎn)單的線程間通信的方式，一個(gè)線程可以發(fā)送信號(hào)，其他的線程接收到信號(hào)后執(zhí)行操作。
二、實(shí)例
1）Lock & RLock
Lock對(duì)象的狀態(tài)可以為locked和unlocked
使用acquire()設(shè)置為locked狀態(tài)；
使用release()設(shè)置為unlocked狀態(tài)。
如果當(dāng)前的狀態(tài)為unlocked，則acquire()會(huì)將狀態(tài)改為locked然后立即返回。當(dāng)狀態(tài)為locked的時(shí)候，acquire()將被阻塞直到另一個(gè)線程中調(diào)用release()來(lái)將狀態(tài)改為unlocked，然后acquire()才可以再次將狀態(tài)置為locked。
Lock.acquire(blocking=True, timeout=-1),blocking參數(shù)表示是否阻塞當(dāng)前線程等待，timeout表示阻塞時(shí)的等待時(shí)間 。如果成功地獲得lock，則acquire()函數(shù)返回True，否則返回False，timeout超時(shí)時(shí)如果還沒(méi)有獲得lock仍然返回False。
實(shí)例：(確保只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)共享資源)
import threading
import time
num = 0
lock = threading.Lock()
def func(st):
global num
print (threading.currentThread().getName() + ' try to acquire the lock')
if lock.acquire():
print (threading.currentThread().getName() + ' acquire the lock.' )
print (threading.currentThread().getName() +" :%s" % str(num) )
num += 1
time.sleep(st)
print (threading.currentThread().getName() + ' release the lock.' )
lock.release()
t1 = threading.Thread(target=func, args=(8,))
t2 = threading.Thread(target=func, args=(4,))
t3 = threading.Thread(target=func, args=(2,))
t1.start()
t2.start()
t3.start()
結(jié)果：
RLock與Lock的區(qū)別是：RLock中除了狀態(tài)locked和unlocked外還記錄了當(dāng)前l(fā)ock的owner和遞歸層數(shù)，使得RLock可以被同一個(gè)線程多次acquire()。
2）Semaphore
Semaphore管理一個(gè)內(nèi)置的計(jì)數(shù)器，
每當(dāng)調(diào)用acquire()時(shí)內(nèi)置計(jì)數(shù)器-1；
調(diào)用release() 時(shí)內(nèi)置計(jì)數(shù)器+1；
計(jì)數(shù)器不能小于0；當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)，acquire()將阻塞線程直到其他線程調(diào)用release()。
實(shí)例：(同時(shí)只有2個(gè)線程可以獲得semaphore,即可以限制最大連接數(shù)為2)：
import threading
import time
semaphore = threading.Semaphore(2)
def func():
if semaphore.acquire():
for i in range(5):
print (threading.currentThread().getName() + ' get semaphore')
semaphore.release()
print (threading.currentThread().getName() + ' release semaphore')
for i in range(4):
t1 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
結(jié)果：
3) Event
Event內(nèi)部包含了一個(gè)標(biāo)志位，初始的時(shí)候?yàn)閒alse。
可以使用使用set()來(lái)將其設(shè)置為true；
或者使用clear()將其從新設(shè)置為false；
可以使用is_set()來(lái)檢查標(biāo)志位的狀態(tài)；
另一個(gè)最重要的函數(shù)就是wait(timeout=None)，用來(lái)阻塞當(dāng)前線程，直到event的內(nèi)部標(biāo)志位被設(shè)置為true或者timeout超時(shí)。如果內(nèi)部標(biāo)志位為true則wait()函數(shù)理解返回。
實(shí)例： (線程間相互通信)
import logging
import threading
import time
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,
format="(%(threadName)-10s : %(message)s",
)
def wait_for_event_timeout(e, t):
"""Wait t seconds and then timeout"""
while not e.isSet():
logging.debug("wait_for_event_timeout starting")
event_is_set = e.wait(t)
logging.debug("event set: %s" % event_is_set)
if event_is_set:
logging.debug("processing event")
else:
logging.debug("doing other work")
e = threading.Event()
t2 = threading.Thread(name="nonblock",
target=wait_for_event_timeout,args=(e, 2))
t2.start()
logging.debug("Waiting before calling Event.set()")
time.sleep(7)
e.set()
logging.debug("Event is set")
運(yùn)行結(jié)果：
三、其他
1） 線程局部變量
線程局部變量的值是跟線程相關(guān)的，區(qū)別與全局的變量。使用非常簡(jiǎn)單如下：
mydata = threading.local()
mydata.x = 1
2）對(duì)Lock，semaphore，condition等使用with關(guān)鍵字代替手動(dòng)調(diào)用acquire()和release()。
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