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  • threading 多线程控制和处理

    介绍了thread模块,今天来学习Python中另一个操作线程的模块:threading。threading通过对thread模块进行二次封装,提供了更方便的API来操作线程。今天内容比较多,闲话少说,现在就开始切入正题!

    threading.Thread

      Thread 是threading模块中最重要的类之一,可以使用它来创建线程。有两种方式来创建线程:一种是通过继承Thread类,重写它的run方法;另一种是创建一个threading.Thread对象,在它的初始化函数(__init__)中将可调用对象作为参数传入。下面分别举例说明。先来看看通过继承 threading.Thread类来创建线程的例子:

    代码
    #coding=gbk
    import threading, time, random
    count
    = 0
    class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, lock, threadName):
    '''@summary: 初始化对象。
    @param lock: 琐对象。
    @param threadName: 线程名称。
    '''
    super(Counter, self).
    __init__(name = threadName) #注意:一定要显式的调用父类的初始化函数。
    self.lock = lock
    def run(self):
    '''@summary: 重写父类run方法,在线程启动后执行该方法内的代码。'''
    global count
    self.lock.acquire()
    for i in xrange(10000):
    count
    = count + 1
    self.lock.release()
    lock
    = threading.Lock()
    for i in range(5):
    Counter(lock,
    "thread-" + str(i)).start()
    time.sleep(
    2) #确保线程都执行完毕
    print count

      在代码中,我们创建了一个Counter类,它继承了threading.Thread。初始化函数接收两个参数,一个是琐对象,另一个是线程的名称。在Counter中,重写了从父类继承的run方法,run方法将一个全局变量逐一的增加10000。在接下来的代码中,创建了五个 Counter对象,分别调用其start方法。最后打印结果。这里要说明一下run方法start方法: 它们都是从Thread继承而来的,run()方法将在线程开启后执行,可以把相关的逻辑写到run方法中(通常把run方法称为活动[Activity]。);start()方法用于启动线程。

      再看看另外一种创建线程的方法:

    代码
    import threading, time, random

    count
    = 0
    lock
    = threading.Lock()

    def doAdd():
    '''@summary: 将全局变量count 逐一的增加10000。'''
    global count, lock
    lock.acquire()
    for i in xrange(10000):
    count
    = count + 1
    lock.release()

    for i in range(5):
    threading.Thread(target
    = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start()
    time.sleep(
    2) #确保线程都执行完毕
    print count

            在这段代码中,我们定义了方法doAdd,它将全局变量count 逐一的增加10000。然后创建了5个Thread对象,把函数对象doAdd 作为参数传给它的初始化函数,再调用Thread对象的start方法,线程启动后将执行doAdd函数。这里有必要介绍一下 threading.Thread类的初始化函数原型:
    def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})
    参数group是预留的,用于将来扩展;
    参数target是一个可调用对象(也称为活动[activity]),在线程启动后执行;
    参数name是线程的名字。默认值为“Thread-N“,N是一个数字。
    参数args和kwargs分别表示调用target时的参数列表和关键字参数。

    Thread类还定义了以下常用方法与属性:

    Thread.getName()
    Thread.setName()
    Thread.name

      用于获取和设置线程的名称。

    Thread.ident

      获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数,只有在调用了start()方法之后该属性才有效,否则它只返回None。

    Thread.is_alive()
    Thread.isAlive()

      判断线程是否是激活的(alive)。从调用start()方法启动线程,到run()方法执行完毕或遇到未处理异常而中断 这段时间内,线程是激活的。

    Thread.join([timeout])

      调用Thread.join将会使主调线程堵塞,直到被调用线程运行结束或超时。参数timeout是一个数值类型,表示超时时间,如果未提供该参数,那么主调线程将一直堵塞到被调线程结束。下面举个例子说明join()的使用:

    代码
    import threading, time

    def doWaiting():
    print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S')
    time.sleep(
    3)
    print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S')

    thread1
    = threading.Thread(target = doWaiting)
    thread1.start()
    time.sleep(
    1) #确保线程thread1已经启动
    print 'start join'
    thread1.join()
    #将一直堵塞,直到thread1运行结束。
    print 'end join'

    threading.RLock和threading.Lock

      在threading模块中,定义两种类型的琐:threading.Lock和threading.RLock。它们之间有一点细微的区别,通过比较下面两段代码来说明:

    import threading
    lock
    = threading.Lock() #Lock对象
    lock.acquire()
    lock.acquire()
    #产生了死琐。
    lock.release()
    lock.release()
    import threading
    rLock
    = threading.RLock() #RLock对象
    rLock.acquire()
    rLock.acquire()
    #在同一线程内,程序不会堵塞。
    rLock.release()
    rLock.release()

            这两种琐的主要区别是:RLock允许在同一线程中被多次acquire。而Lock却不允许这种情况。注意:如果使用RLock,那么acquire和release必须成对出现,即调用了n次acquire,必须调用n次的release才能真正释放所占用的琐。

    threading.Condition

      可以把Condiftion理解为一把高级的琐,它提供了比Lock, RLock更高级的功能,允许我们能够控制复杂的线程同步问题。threadiong.Condition在内部维护一个琐对象(默认是RLock),可以在创建Condigtion对象的时候把琐对象作为参数传入。Condition也提供了acquire, release方法,其含义与琐的acquire, release方法一致,其实它只是简单的调用内部琐对象的对应的方法而已。Condition还提供了如下方法(特别要注意:这些方法只有在占用琐 (acquire)之后才能调用,否则将会报RuntimeError异常。):

    Condition.wait([timeout]):  

      wait方法释放内部所占用的琐,同时线程被挂起,直至接收到通知被唤醒或超时(如果提供了timeout参数的话)。当线程被唤醒并重新占有琐的时候,程序才会继续执行下去。

    Condition.notify():

      唤醒一个挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:notify()方法不会释放所占用的琐。

    Condition.notify_all()
    Condition.notifyAll()

      唤醒所有挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:这些方法不会释放所占用的琐。

      现在写个捉迷藏的游戏来具体介绍threading.Condition的基本使用。假设这个游戏由两个人来玩,一个藏(Hider),一个找 (Seeker)。游戏的规则如下:1. 游戏开始之后,Seeker先把自己眼睛蒙上,蒙上眼睛后,就通知Hider;2. Hider接收通知后开始找地方将自己藏起来,藏好之后,再通知Seeker可以找了; 3. Seeker接收到通知之后,就开始找Hider。Hider和Seeker都是独立的个体,在程序中用两个独立的线程来表示,在游戏过程中,两者之间的行为有一定的时序关系,我们通过Condition来控制这种时序关系。

    代码
    #---- Condition
    #
    ---- 捉迷藏的游戏
    import threading, time

    class Hider(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
    super(Hider, self).
    __init__()
    self.cond
    = cond
    self.name
    = name

    def run(self):
    time.sleep(
    1) #确保先运行Seeker中的方法
    self.cond.acquire() #b
    print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'
    self.cond.notify()
    self.cond.wait()
    #c
    #f
    print self.name + ': 我找到你了 ~_~'
    self.cond.notify()
    self.cond.release()
    #g
    print self.name + ': 我赢了' #h

    class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
    super(Seeker, self).
    __init__()
    self.cond
    = cond
    self.name
    = name

    def run(self):
    self.cond.acquire()
    self.cond.wait()
    #a #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占有琐。

    #d
    print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧'
    self.cond.notify()
    self.cond.wait()
    #e
    #h
    self.cond.release()
    print self.name + ': 被你找到了,哎~~~'

    cond
    = threading.Condition()
    seeker
    = Seeker(cond, 'seeker')
    hider
    = Hider(cond, 'hider')
    seeker.start()
    hider.start()

    threading.Event

      Event实现与Condition类似的功能,不过比Condition简单一点。它通过维护内部的标识符来实现线程间的同步问题。(threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent类实现同样的功能。)

    Event.wait([timeout])

      堵塞线程,直到Event对象内部标识位被设为True或超时(如果提供了参数timeout)。

    Event.set()

      将标识位设为Ture

    Event.clear()

      将标识伴设为False。

    Event.isSet()

      判断标识位是否为Ture。

    下面使用Event来实现捉迷藏的游戏(可能用Event来实现不是很形象)

    代码
    #---- Event
    #
    ---- 捉迷藏的游戏
    import threading, time

    class Hider(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
    super(Hider, self).
    __init__()
    self.cond
    = cond
    self.name
    = name

    def run(self):
    time.sleep(
    1) #确保先运行Seeker中的方法
    print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'
    self.cond.set()
    time.sleep(
    1)
    self.cond.wait()
    print self.name + ': 我找到你了 ~_~'
    self.cond.set()
    print self.name + ': 我赢了'

    class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
    super(Seeker, self).
    __init__()
    self.cond
    = cond
    self.name
    = name

    def run(self):
    self.cond.wait()
    print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧'
    self.cond.set()
    time.sleep(
    1)
    self.cond.wait()
    print self.name + ': 被你找到了,哎~~~'

    cond
    = threading.Event()
    seeker
    = Seeker(cond, 'seeker')
    hider
    = Hider(cond, 'hider')
    seeker.start()
    hider.start()

    threading.Timer

      threading.Timer是threading.Thread的子类,可以在指定时间间隔后执行某个操作。下面是Python手册上提供的一个例子:

    def hello():
    print "hello, world"
    t
    = Timer(3, hello)
    t.start()
    # 3秒钟之后执行hello函数。

     threading模块中还有一些常用的方法没有介绍:

    threading.active_count()
    threading.activeCount()

      获取当前活动的(alive)线程的个数。

    threading.current_thread()
    threading.currentThread()

       获取当前的线程对象(Thread object)。

    threading.enumerate()

       获取当前所有活动线程的列表。

    threading.settrace(func)

      设置一个跟踪函数,用于在run()执行之前被调用。

    threading.setprofile(func)

      设置一个跟踪函数,用于在run()执行完毕之后调用。

     

    转自:http://www.python8.org/a/fenleiwenzhang/xiancheng/2009/0901/148.html

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