Python3教程:多线程的使用教程

Python中使用线程有两种方式:函数或者用类来包装线程对象。

函数式:调用 _thread 模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。语法如下:

参数说明:

  • function – 线程函数。
  • args – 传递给线程函数的参数,他必须是个tuple类型。
  • kwargs – 可选参数。

实例:

import _thread
import time

为线程定义一个函数
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) ))

创建两个线程
try:
   _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
   _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print ("Error: 无法启动线程")

while 1:
   pass

Python3 通过两个标准库 _threadthreading提供对线程的支持。

_thread 提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁,它相比于 threading 模块的功能还是比较有限的。

threading 模块除了包含 _thread模块中的所有方法外,还提供的其他方法:

  • threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
  • threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前,不包括启动前和终止后的线程。
  • threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量,与len(threading.enumerate())有相同的结果。

除了使用方法外,线程模块同样提供了Thread类来处理线程,Thread类提供了以下方法:

  • run(): 用以表示线程活动的方法。
  • start():启动线程活动。
  • join([time]): 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
  • isAlive(): 返回线程是否活动的。
  • getName(): 返回线程名。
  • setName(): 设置线程名。

可以通过直接从 threading.Thread 继承创建一个新的子类,并实例化后调用 start() 方法启动新线程,即它调用了线程的 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 ("开始线程:" + self.name)
        print_time(self.name, self.counter, 5)
        print ("退出线程:" + 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

创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

开启新线程
thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print ("退出主线程")

如果多个线程一起修改某个数据,可能会出现意外结果。为了保证数据的正确性,需要同步多个线程。

[En]

If multiple threads modify a certain data together, unexpected results may occur. In order to ensure the correctness of the data, multiple threads need to be synchronized.

使用 Thread 对象的 Lock 和 Rlock 可以实现简单的线程同步,这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法,对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据,可以将其操作放到 acquire 和 release 方法之间。如下:

注意:

多线程的优点是您可以同时运行多个任务(至少感觉是这样)。但是,当线程需要共享数据时,数据可能不同步。

[En]

The advantage of multithreading is that you can run multiple tasks at the same time (at least it feels that way). However, when threads need to share data, the data may be out of sync.

考虑这样一种情况:一个列表里所有元素都是0,线程”set”从后向前把所有元素改成1,而线程”print”负责从前往后读取列表并打印。

那么,可能线程”set”开始改的时候,线程”print”便来打印列表了,输出就成了一半0一半1,这就是数据的不同步。为了避免这种情况,引入了锁的概念。

锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如”set”要访问共享数据时,必须先获得锁定;如果已经有别的线程比如”print”获得锁定了,那么就让线程”set”暂停,也就是同步阻塞;等到线程”print”访问完毕,释放锁以后,再让线程”set”继续。

经过此处理后,打印列表时,输出的不是全零就是全1,不再出现半零半一的尴尬情况。

[En]

After this processing, when printing the list, either all zeros or all 1s will be output, and there will be no more embarrassing situations of half zero and half one.

实例:

#!/usr/bin/python3

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 ("开启线程: " + self.name)
        # 获取锁,用于线程同步
        threadLock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter, 3)
        # 释放锁,开启下一个线程
        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 = []

创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

开启新线程
thread1.start()
thread2.start()

添加线程到线程列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

等待所有线程完成
for t in threads:
    t.join()
print ("退出主线程")

1.python3中的队列模块是queue,不是Queue

2.一般涉及到同步,多线程之类用到队列模块

3.定义了 queue.Queue 类,以及继承它的 queue.LifoQueue 类 和 queue.PriorityQueue 类 和 queue.SimpleQueue 类

4.分别对应队列类(FIFO先进先出),LIFO后进先出队列类,优先队列,无边界FIFO简单队列类

5.还有两个异常:队满和队空

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'''
import queue

#创建基本队列
#queue.Queue(maxsize=0)创建一个队列对象(队列容量),若maxsize小于或者等于0,队列大小没有限制
Q=queue.Queue(10)
print(Q)
print(type(Q))

#1.基本方法
print(Q.queue)#查看队列中所有元素
print(Q.qsize())#返回队列的大小
print(Q.empty())#判断队空
print(Q.full())#判断队满

#2.获取队列,0--5
#Queue.put(item,block = True,timeout = None )将对象放入队列,阻塞调用(block=False抛异常),无等待时间
for i in range(5):
    Q.put(i)
Queue.put_nowait(item)相当于 put(item, False).

#3.读队列,0--5
#Queue.get(block=True, timeout=None)读出队列的一个元素,阻塞调用,无等待时间
while not Q.empty():
    print(Q.get())
Queue.get_nowait()相当于get(False).取数据,如果没数据抛queue.Empty异常

#4.另两种涉及等待排队任务的方法
Queue.task_done()在完成一项工作后,向任务已经完成的队列发送一个信号
Queue.join()阻止直到队列中的所有项目都被获取并处理。即等到队列为空再执行别的操作

1.LifoQueue: LIFO后进先出

2.PriorityQueue:优先级队列,如果数据元素不具有可比性,则可将数据包装在忽略数据项的类中,仅比较优先级编号

3.SimpleQueue:简单队列,无跟踪任务的功能

Queue 模块中的常用方法:

  • Queue.qsize() 返回队列的大小
  • Queue.empty() 如果队列为空,返回True,反之False
  • Queue.full() 如果队列满了,返回True,反之False
  • Queue.full 与 maxsize 大小对应
  • Queue.get([block[, timeout]])获取队列,timeout等待时间
  • Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
  • Queue.put(item) 写入队列,timeout等待时间
  • Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
  • Queue.task_done() 在完成一项工作之后,Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
  • Queue.join() 实际上意味着等到队列为空,再执行别的操作

实例:

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 ("开启线程:" + self.name)
        process_data(self.name, self.q)
        print ("退出线程:" + 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

创建新线程
for tName in threadList:
    thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
    thread.start()
    threads.append(thread)
    threadID += 1

填充队列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
    workQueue.put(word)
queueLock.release()

等待队列清空
while not workQueue.empty():
    pass

通知线程是时候退出
exitFlag = 1

等待所有线程完成
for t in threads:
    t.join()
print ("退出主线程")

Original: https://www.cnblogs.com/xxpythonxx/p/16398059.html
Author: python学习者0
Title: Python3教程:多线程的使用教程

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