Python多線程編程(四):使用Lock互斥鎖
前面已經(jīng)演示了Python:使用threading模塊實(shí)現(xiàn)多線程編程二兩種方式起線程和Python:使用threading模塊實(shí)現(xiàn)多線程編程三threading.Thread類的重要函數(shù),這兩篇文章的示例都是演示了互不相干的獨(dú)立線程,現(xiàn)在我們考慮這樣一個(gè)問題:假設(shè)各個(gè)線程需要訪問同一公共資源,我們的代碼該怎么寫?
'''
Created on 2012-9-8
@author: walfred
@module: thread.ThreadTest3
'''
import threading
import time
counter = 0
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self):
threading.Thread.__init__(self)
def run(self):
global counter
time.sleep(1);
counter += 1
print "I am %s, set counter:%s" % (self.name, counter)
if __name__ == "__main__":
for i in range(0, 200):
my_thread = MyThread()
my_thread.start()
解決上面的問題,我們興許會(huì)寫出這樣的代碼,我們假設(shè)跑200個(gè)線程,但是這200個(gè)線程都會(huì)去訪問counter這個(gè)公共資源,并對該資源進(jìn)行處理(counter += 1),代碼看起來就是這個(gè)樣了,但是我們看下運(yùn)行結(jié)果:
I am Thread-69, set counter:64
I am Thread-73, set counter:66I am Thread-74, set counter:67I am Thread-75, set counter:68I am Thread-76, set counter:69I am Thread-78, set counter:70I am Thread-77, set counter:71I am Thread-58, set counter:72I am Thread-60, set counter:73I am Thread-62, set counter:74I am Thread-66,set counter:75I am Thread-70, set counter:76I am Thread-72, set counter:77I am Thread-79, set counter:78I am Thread-71, set counter:78
打印結(jié)果我只貼了一部分,從中我們已經(jīng)看出了這個(gè)全局資源(counter)被搶占的情況,問題產(chǎn)生的原因就是沒有控制多個(gè)線程對同一資源的訪問,對數(shù)據(jù)造成破壞,使得線程運(yùn)行的結(jié)果不可預(yù)期。這種現(xiàn)象稱為“線程不安全”。在開發(fā)過程中我們必須要避免這種情況,那怎么避免?這就用到了我們在綜述中提到的互斥鎖了。
互斥鎖概念
Python編程中,引入了對象互斥鎖的概念,來保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。每個(gè)對象都對應(yīng)于一個(gè)可稱為” 互斥鎖” 的標(biāo)記,這個(gè)標(biāo)記用來保證在任一時(shí)刻,只能有一個(gè)線程訪問該對象。在Python中我們使用threading模塊提供的Lock類。
我們對上面的程序進(jìn)行整改,為此我們需要添加一個(gè)互斥鎖變量mutex = threading.Lock(),然后在爭奪資源的時(shí)候之前我們會(huì)先搶占這把鎖mutex.acquire(),對資源使用完成之后我們在釋放這把鎖mutex.release()。代碼如下:
'''
Created on 2012-9-8
@author: walfred
@module: thread.ThreadTest4
'''
import threading
import time
counter = 0
mutex = threading.Lock()
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self):
threading.Thread.__init__(self)
def run(self):
global counter, mutex
time.sleep(1);
if mutex.acquire():
counter += 1
print "I am %s, set counter:%s" % (self.name, counter)
mutex.release()
if __name__ == "__main__":
for i in range(0, 100):
my_thread = MyThread()
my_thread.start()
同步阻塞
當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用Lock對象的acquire()方法獲得鎖時(shí),這把鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。因?yàn)槊看沃挥幸粋€(gè)線程1可以獲得鎖,所以如果此時(shí)另一個(gè)線程2試圖獲得這個(gè)鎖,該線程2就會(huì)變?yōu)椤癰lo同步阻塞狀態(tài)。直到擁有鎖的線程1調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后,該鎖進(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(gè)來獲得鎖,并使得該線程進(jìn)入運(yùn)行(running)狀態(tài)。
進(jìn)一步考慮
通過對公共資源使用互斥鎖,這樣就簡單的到達(dá)了我們的目的,但是如果我們又遇到下面的情況:
遇到鎖嵌套的情況該怎么辦,這個(gè)嵌套是指當(dāng)我一個(gè)線程在獲取臨界資源時(shí),又需要再次獲??;
如果有多個(gè)公共資源,在線程間共享多個(gè)資源的時(shí)候,如果兩個(gè)線程分別占有一部分資源并且同時(shí)等待對方的資源;
上述這兩種情況會(huì)直接造成程序掛起,即死鎖,下面我們會(huì)談死鎖及可重入鎖RLock。
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