线程、进程和协程

1、python 线程

Threading 用于提供线程相关的操作，线程是应用程序中工作最小的单元。

#-*-coding:utf-8-*-
#!/usr/bin/env python
__author__ = 'bravexz'

import threading
import time

def show(arg):
    time.sleep(1)
    print "thread"+str(arg)

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=show,args=(i,))
    t.start()

print "main thread stop"

上述代码创建了10个“前台”线程，然后控制器就交给了CPU，CPU根据指定算法进行调度，分片执行命令。

• start            线程准备就绪，等待CPU调度
• setName      为线程设置名称
• getName      获取线程名称
• setDaemon   设置为后台线程或前台线程（默认）
                     如果是后台线程，主线程执行过程中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，均停止
                      如果是前台线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止
• join              逐个执行每个线程，执行完毕后继续往下执行，该方法使得多线程变得无意义
• run              线程被cpu调度后执行Thread类对象的run方法

2、线程锁

由于线程之间是进行随机调度，并且每个线程可能只执行n条指令之后，CPU接着执行其他线程，所以可能出现如下问题：

import time
import threading

g1_num = 0
def show(arg):
    global g1_num
    time.sleep(1)
    g1_num +=1
    print g1_num

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=show,args=(i,))
    t.start()
print "main thread stop"

为了解决上面的问题，我们加入了线程锁机制，能够很好的解决以上问题了。

import threading
import time

g1_num = 0
lock = threading.RLock()
def Func():
    lock.acquire()
    global g1_num
    g1_num +=1
    time.sleep(1)
    print g1_num
    lock.release()

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=Func)
    t.start()

3、event

python 线程的事件用于主线程控制其他线程的执行，事件主要提供了三种方法：set、wait、clear。

事件处理的机制：全文定义一个“Flag”，如果“Flag”值为False，那么当程序执行 event.wait方法时就会阻塞，如果“Flag”值为True，那么event.wait方法时便不再阻塞。

• clear：将“Flag”设置为False
• set：将“Flag”设置为True

import threading

def do(event):
    print "start"
    event.wait()
    print "execute"

event_obj = threading.Event()
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=do,args=(event_obj,))
    t.start()

event_obj.clear()
inp = raw_input("input:")
if inp == "true":
    event_obj.set()

4、python 进程

from multiprocessing import Process
import threading
import time

def foo(i):
    print "say hi",i

for i in range(10):
    p = Process(target=foo,args=(i,))
    p.start()

输入结果：

say hi 0
say hi 1
say hi 4
say hi 3
say hi 5
say hi 7
say hi 9
say hi 2
say hi 8
say hi 6

注明：以上代码必须在linux才可以正常运行。

4.1 进程数据共享

进程各自持有一份数据，默认无法共享数据

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Manager
import time

li = []
def foo(i):
    li.append(i)
    print "say,hi",li

if __name__ == "__main__":
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,))
        p.start()
print "ending",li

输出结果：

ending []
ending []
say,hi [3]
ending []
say,hi [6]
ending []
say,hi [2]
ending []
say,hi [7]
ending []
say,hi [0]
ending []
say,hi [4]
ending []
say,hi [8]
ending []
say,hi [1]
ending []
say,hi [9]
ending []
say,hi [5]

如果解决这个问题呢，看下图：

from multiprocessing import Process,Array
temp = Array("i",[11,22,33,44])

def Foo(i):
    temp[i] = 100+i
    for item in temp:
        print i,"------>",item

if __name__ == "__main__":
    for i in range(2):
        p = Process(target=Foo,args=(i,))
        p.start()

输出结果：

0 ------> 100
0 ------> 22
0 ------> 33
0 ------> 44
1 ------> 11
1 ------> 101
1 ------> 33
1 ------> 44

from multiprocessing import Process,Manager
manage = Manager()
dic = manage.dict()
def Foo(i):
    dic[i] = 100+i
    print dic.values()
for i in range(2):
    p = Process(target=Foo,args=(i,))
    p.start()
    p.join()

输出结果：

[root@centos6 lab]# python oldboy10.1.py
[100]
[100, 101]

当创建进程时（非使用时），共享数据会被拿到子进程中，当进程执行完毕后，再赋值给原值。

一下为进程锁实例：

from multiprocessing import Process, Array, RLock

def Foo(lock,temp,i):
    lock.acquire()
    temp[0] = 100+i
    for item in temp:
        print i,'----->',item
    lock.release()

lock = RLock()
temp = Array('i', [11, 22, 33, 44])

for i in range(5):
    p = Process(target=Foo,args=(lock,temp,i,))
    p.start()
执行、运行结果：

[root@centos6 lab]# python oldboy10.2.py
0 -----> 100
0 -----> 22
0 -----> 33
0 -----> 44
2 -----> 102
2 -----> 22
2 -----> 33
2 -----> 44
3 -----> 103
3 -----> 22
3 -----> 33
3 -----> 44
4 -----> 104
4 -----> 22
4 -----> 33
4 -----> 44
1 -----> 101
1 -----> 22
1 -----> 33
1 -----> 44
[root@centos6 lab]#

4.2、进程池

进程池内部维护一个进程序列，当使用时，去进程池中获取一个进程，如果进程池序列中没有可供使用的进进程，那么程序就会等待，直到进程池中有可用进程为止。

进程池中有两个方法：

• apply
• apply_async

from multiprocessing import Process,Pool
import time

def Foo(i):
    time.sleep(2)
    return i+100
def Bar(arg):
    print arg
pool = Pool(5)

for i in range(10):
    pool.apply_async(func=Foo,args=(i,),callback= Bar)
print "end"
pool.close()
pool.join()
输出结果如下：

[root@centos6 lab]# python oldboy10.3.py
end
100
102
104
103
101
106
109
108
107
105
[root@centos6 lab]#

 5、协程

线程与进程的操作是由程序触发系统接口，最后的执行者是系统；协程的操作则是程序员。

协程存在的意义：用于多线程的应用，CPU通过切片的方式来切换线程间的执行，而线程切换时需要耗时（保存状态，下次继续）。协程则只使用一个线程，在一个线程中规定某个代码块执行顺序。

协程的适用场景：当程序中存在大量不需要CPU的操作时（I/O），适用于协程。