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python多线程
一、线程的概念
线程是CPU分配资源的基本单位。当一程序开始运行,这个程序就变成了一个进程,而一个进程相当于一个或者多个线程。当没有多线程编程时,一个进程相当于一个主线程;当有多线程编程时,一个进程包含多个线程(含主线程)。使用线程可以实现程序大的开发。
多个线程可以在同一个程序中运行,并且每一个线程完成不同的任务。
多线程实现后台服务程序可以同时处理多个任务,并不发生阻塞现象。
多线程的程序设计的特点就是能够提高程序执行效率和处理速度。python程序可以同时并行运行多个相对独立的线程。
二、创建多线程
python支持两种创建多线程的方式:
~通过 threading.Thread () 创建。
~通过继承 threading.Thread 类的继承。
1.通过 threading.Thread () 创建
语法形式:
thread.Thread(group=Nore,targt=None,args=(),kwargs={},*,daemon=None)
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参数解释:
~group:必须为None,于ThreadGroup类相关,一般不使用。
~target:线程调用的对象,就是目标函数。
~name:为线程起这个名字。默认是Tread-x,x是序号,由1开始,第一个创建的线程名字就是Tread-1。
~args:为目标函数传递关键字参数,字典。
~daemon:用来设置线程是否随主线程退出而退出。
示例:
import threadingdef test (x,y): for i in range(x,y): print(i)thread1 = threading.Thread(name="t1",target= test,args=(1,10))thread2 = threading.Thread(name="t2",target= test,args=(11,20))thread1.start() #启动线程1thread2.start() #启动线程2
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输出:
123456789111213141516171819
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解释:两个程序会并发运行,所以结果不一定每次都是顺序的1~10,这是根据CPU给两个线程风马分配的时间片段来决定。可以看到每次结果都不同。
2.通过继承 threading.Thread 类的继承
threading.Thread是一个类,可以继承它。
示例:
import threadingclass mythread(threading.Thread): def run(self): for i in range(1,10): print(i)thread1 = mythread();thread2 = mythread();thread1.start()thread2.start()
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输出:
123456789123456789
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解释:自定义一个类继承threading.Thread,然后重写父类的run方法,线程启动时(执行start())会自动执行该方法。
三、主线程
在python中,主线程是第一个启动的线程。
~父线程:如果启动线程A中启动了一个线程B,A就是B的父线程。
~子线程:B就是A的子线程。
创建线程时有一个damon属性,用它来判断主线程。当daemon设置False时,线程不会随主线程退出而退出,主线程会一直等着子线程执行完;。当daemon设置True时,线程会随主线程退出而退出,主线程结束其他的子线程会强制退出。
使用daemon注意:
~daemon属性必须在start( )之前设置,否则会引发RuntimeError异常
~每个线程都由daemon属性,可以显示设置也可以不设置,不设置则取默认值None
~如果子子线程不设置daemon属性,就取当前线程的daemon来设置它。子子线程继承子线程的daemon值,作用和设置None一样。
~从主线程创建的所有线程不设置daemon属性,则默认都是daemon=False。
示例:
import timeimport threadingdef test(): time.sleep(10) for i in range(10): print(i)thread1 = threading.Thread(target=test,daemon=False)thread1.start()print("主线程完成了")
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输出:
主线程完成了0123456789
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解释:当主线程运行完毕输出完之后,等待一下后输出0~9。如果将daemon=False该为daemon=True,则不会运行for i in range(10)语句。
四、阻塞线程
一个线程中调用另一个线程的join方法,调用者被阻塞,直到调用线程被终止。
语法形式:
join(timeout-=None)
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timeout 参数指定调用者等待多久,没有设置时,就一直等待被调用线程结束被调用线程结束。其中,一个线程可以被join多次调用。
示例:
import timeimport threadingdef test(): time.sleep(5) for i in range(10): print(i)thread1=threading.Thread(target=test)thread1.start()thread1.join()print("主线程完成了")
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输出:
0123456789主线程完成了
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解释:在thread1.start()后加thread1.join()添加join方法,输出时,主线程就会等待输出完0~9后再执行自己的print输出。
五、判断线程是否活动的
~run():用以表示线程活动的方法
~start():启动线程
~join():等待至线程终止
~isAlive():返回线程是否活动的
~getName():返回线程名称
~setName() : 设置线程名称
示例:
from threading import Thread, Eventimport timedef countdown(n, started_evt): print("正在运行") started_evt.set() while n > 0: print("时间", n) n -= 1 time.sleep(2)started_evt = Event()print("开始倒计时")t = Thread(target=countdown, args=(10, started_evt))t.start()started_evt.wait()print("倒计时运行")
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输出:
开始倒计时正在运行时间 10倒计时运行时间 9时间 8时间 7时间 6时间 5时间 4时间 3时间 2时间 1
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Alive,顾名思义,它表示线程当前是否为可用状态,如果线程已经启动,并且当前没有任何异常的话,则返回true,否则为false
Thread.isAlive() :顾名思义,是表示当前线程时候为可用状态,即是否已经在启动,并且在运行的状态;
六、线程同步
1.同步概念
异步模式的情况下,同时有一个线程在修改共享数据,另一个线程在读取共享数据,当修改的共享数据的线程没有处理完毕,读取数据的线程肯定会得到错误的结果。如果采用多线程的同步控制机制,当处理共享数据的线程完成处理数据之后,读取线程就读取数据。
python的锁就解决这一问题,锁住线程,只允许一个线程操作,其他线程排队等待,待当前线程操作完毕后,再按顺序一个一个来运行。
2. python的锁
python的threading模块提供了RLock锁解决方法。在某一时间只能让一个线程操作的语句放到RLock的acquire方法和release方法之间,即acquire相当于给RLack上锁,而release相当于解锁。
示例:
import threadingclass mythread(threading.Thread): def run(self): global x #声明一个全局变量 lock.acquire() #上锁 x +=10 print("%s:%d"%(self.name,x)) lock.release() #解锁x = 0 #设置全局变量初始值lock = threading.RLock() #创建可重入锁list1 = [] for i in range(5): list1.append(mythread()) #创建五个线程,放到同一列表中for i in list1: i.start() #开启列表线程
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输出:
Thread-1:10Thread-2:20Thread-3:30Thread-4:40Thread-5:50
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解释:
3. python中的条件锁
条件锁常用的方法:
~acquire([timeout]):调用关联锁的方法
~release():解锁
~wait():使线程进入 Condition 的等待池等待通知并释放解锁。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。
~notify():从等待池挑选一个线程并通知,收到通知的线程将自动调用 acquire() 尝试获得,其他线程仍然在等待池中等待通知,直到该线程收到通知 调用该方法,否则将会抛出异常。
~notify ALL():跟notify() 一样,但这个方法对应的是所有的线程。
示例:
题目:有几个生产车间生产,几个消费者购买,当生产达到一定数量时,停止生产。
import threadingimport timecondtion = threading.Condition()sheep = ["1件产品","1件产品","1件产品","1件产品","1件产品"]class Producer(threading.Thread): def __init__(self, name): super().__init__(name=name) pass def run(self): global condtion, sheep while True: time.sleep(0.1) condtion.acquire() if len(sheep) < 10: print(self.name + "生产了1件产品") sheep.append("1件产品") condtion.notifyAll() pass else: print("仓库满了,停止生产!") condtion.wait() pass condtion.release() pass passclass Customer(threading.Thread): def __init__(self, name): super().__init__(name=name) pass def run(self): global condtion, sheep while True: time.sleep(0.1) condtion.acquire() if len(sheep) > 0: meat = sheep.pop() print(self.name + "购买了" + meat + "还剩多少" + str(len(sheep)) + "件") condtion.notifyAll() pass else: print("买光了,等待") condtion.wait() pass condtion.release() pass passif __name__ == "__main__": p1 = Producer("1号生产车间") p2 = Producer("2号生产车间") p3 = Producer("3号生产车间") p4 = Producer("4号生产车间") p5 = Producer("5号生产车间") p6 = Producer("6号生产车间") p1.start() p2.start() p4.start() p5.start() p6.start() c1 = Customer("小王") c2 = Customer("小李") c3 = Customer("小贾") c4 = Customer("小沈") c5 = Customer("小刘") c1.start() c2.start() c3.start() c4.start() c5.start()
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