Python3之多线程学习

多线程优点

多线程类似于同时执行多个不同程序，多线程运行有如下优点：
1、使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。
2、用户界面可以更加吸引人，比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度。
3、一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，多线程就有用了。可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

线程中常用的两个模块为：thread、threading。thread 模块已被废弃。用户可以使用 threading 模块代替。

threading 模块创建线程

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

#继承threading.Thread类
class feiGegeThread (threading.Thread):
	#线程ID，线程名称，延迟时间
    def __init__(self, threadID, name, delay):
        threading.Thread.__init__(self);
        self.threadID = threadID;
        self.name = name;
        self.delay = delay;
    #重写run方法
    def run(self):
        print ("begin thread:" + self.name);
        #调用外部函数
        print_time(self.name, self.delay, 3);
        print ("end thread:" + self.name);

#定义打印时间方法：线程名字、延迟时间、打印次数
def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        time.sleep(delay)
        print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())));
        counter -= 1;

# 创建新线程
thread1 = feiGegeThread(1, "Thread-1", 1);
thread2 = feiGegeThread(2, "Thread-2", 2);

# 开启新线程
thread1.start();
thread2.start();
#join方法可以防止主线程提前结束。
thread1.join();
thread2.join();
#结果
begin thread:Thread-1
begin thread:Thread-2
Thread-1: Sun Jun 16 10:23:48 2019
Thread-2: Sun Jun 16 10:23:49 2019
Thread-1: Sun Jun 16 10:23:49 2019
Thread-1: Sun Jun 16 10:23:50 2019
end thread:Thread-1
Thread-2: Sun Jun 16 10:23:51 2019
Thread-2: Sun Jun 16 10:23:53 2019
end thread:Thread-2

线程同步

如果多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，需要对多个线程进行同步。
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。

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, delay):
        threading.Thread.__init__(self);
        self.threadID = threadID;
        self.name = name;
        self.delay = delay;
    def run(self):
        print ("begin thread: " + self.name);
        # 获取锁，用于线程同步
        threadLock.acquire();
        print_time(self.name, self.delay, 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;

#获取锁对象
threadLock = threading.Lock();
#盛放线程的列表
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，主线程才退出
for t in threads:
    t.join();
结果：
begin thread: Thread-1
begin thread: Thread-2
Thread-1: Sun Jun 16 10:38:27 2019
Thread-1: Sun Jun 16 10:38:28 2019
Thread-1: Sun Jun 16 10:38:29 2019
Thread-2: Sun Jun 16 10:38:31 2019
Thread-2: Sun Jun 16 10:38:33 2019
Thread-2: Sun Jun 16 10:38:35 2019

瞧，打印函数一段时间内只允许一个线程操作。

线程优先级队列(Queue)

Python 的 Queue 模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括先入先出的队列 Queue，后入先出的队列 LifoQueue，和优先级队列 PriorityQueue。
这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用，可以使用队列来实现线程间的同步。

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 ("begin thread:" + self.name);
        process_data(self.name, self.q);
        print ("end thread:" + 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();
#结果：
begin thread:Thread-1
begin thread:Thread-2
begin thread:Thread-3
Thread-3 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-3 processing Three
Thread-1 processing Four
Thread-2 processing Five
end thread:Thread-3
end thread:Thread-1
end thread:Thread-2