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  • Python第十二章-多进程和多线程02-多线程


    接上一章,进程和线程之间可以存在哪些形式呢?

    1 单进程单线程:一个人在一个桌子上吃菜。
    2 单进程多线程:多个人在同一个桌子上一起吃菜。
    3 多进程单线程:多个人每个人在自己的桌子上吃菜。

    多线程的问题是多个人同时吃一道菜的时候容易发生争抢,例如两个人同时夹一个菜,一个人刚伸出筷子,结果伸到的时候已经被夹走菜了。。。此时就必须等一个人夹一口之后,在还给另外一个人夹菜,也就是说资源共享就会发生冲突争抢。

    二、线程

    threading是用来提供在一个进程内实现多线程的编程模块.

    前面我们学习了多进程编程.

    完成多任务, 也可以在一个进程内使用多个线程. 一个进程至少包括一个线程, 这个线程我们称之为主线程. 在主线程中开启的其他线程我们称之为子线程.

    一个进程内的所有线程之间可以直接共享资源, 所以线程间的通信要比进程间通信方便了很多.

    python的thread模块是比较底层的模块,python的threading模块是对thread做了一些包装的,可以更加方便的被使用

    单线程示例:

    import time
    
    
    def say_sorry():
        print("亲爱的,我错了,我能吃饭了吗?")
        time.sleep(1)
    
    
    if __name__ == "__main__":
        for i in range(5):
            say_sorry()
    

    多线程示例:

    import threading
    import time
    
    
    def say_sorry():
        print("亲爱的,我错了,我能吃饭了吗?")
        time.sleep(1)
    
    
    if __name__ == "__main__":
        for i in range(5):
            t = threading.Thread(target=say_sorry)
            t.start() #启动线程,即让线程开始执行
    

    说明:

    1. 可以明显看出使用了多线程并发的操作,花费时间要短很多
    2. 创建好的线程,需要调用start()方法来启动

    2.1 threading

    Python3 线程中常用的两个模块为:

    • _thread

      thread 模块已被废弃。用户可以使用 threading 模块代替。所以,在 Python3 中不能再使用"thread" 模块。为了兼容性,Python3 将 thread 重命名为 "_thread"

    • threading(推荐使用)

      threading用于提供线程相关的操作,线程是应用程序中工作的最小单元。

    2.2 Thread类

    Thread类表示在单独的控制线程中运行的活动。有两种方法可以指定这种活动:

    2.2.1、给构造函数传递回调对象

    mthread=threading.Thread(target=xxxx,args=(xxxx))
    mthread.start()
    

    2.2.2、在子类中重写run() 方法  这里举个小例子:

    import threading
    import time
    class MyThread(threading.Thread):
        def __init__(self,arg):
            super(MyThread, self).__init__()#注意:一定要显式的调用父类的初始化函数。
            self.arg=arg
        def run(self):#定义每个线程要运行的函数
            time.sleep(1)
            print('the arg is:%s
    ' % self.arg)
    
    for i in range(4):
        t =MyThread(i)
        t.start()
    
    print('main thread end!')
    

    2.2.3、多线程之间共享全局变量

    ​ 多线程和多进程最大的不同在于,多进程中,同一个变量,各自有一份拷贝存在于每个进程中,互不影响, 而多线程中,所有变量都由所有线程共享,下面观察一下两条线程中共享同一份数据。

    from threading import Thread
    import time 
    
    g_num = 100		# 定义全局变量g_num
    
    def work1():
        num = 1		# 定义局部变量num
        global g_num		# 关键字global标记全局变量g_num
        for i in range(3):
            g_num += 1		# 更改全局变量的值
            print("---子线程1---work1函数---g_num:%d" % g_num)
    
    def work2():
        num = 2
        global g_num		# 关键字global标记全局变量g_num
        print("	---子线程2---work2函数---个g_num:%d" % g_num)
    
    
    if __name__ == "__main__":
        print("启动线程之前:g_num:%d" % g_num)
    
        t1 = Thread(target=work1)    # 创建t1子线程,分配任务work1
        t2 = Thread(target=work2)    # 创建t2子线程,分配任务work2
        t1.start()  	# 启动t1线程
    
        time.sleep(1)	# 等待t1线程执行完毕,观察t2线程中打印的全局变量是否发生改变
        t2.start() 		# 启动t2线程
    

    2.2.4、全局变量作为参数传递

    将列表作为参数传递进来,在参数末尾追加元素

    from threading import Thread
    import time
    
    g_list = [10, 20, 30]
    
    def work1(list):
        for i in range(3):
            list.append(i)    # 更改参数的值,在列表末尾追加元素
            print("--子线程1--work1----num:", list)
    
    def work2(list):
        print("	--子线程2---work2---num:", list)
    
    if __name__ == "__main__":
        print("主线程访问g_list:" , g_list)
    
        t1 = Thread(target=work1, args=(g_list,))    # 创建线程t1 将g_list作为参数传递进去 执行函数work1
        t2 = Thread(target=work2, args=(g_list,))    # 创建线程t2 将g_list作为参数传递进去 执行函数work2
        t1.start()
    
        time.sleep(1)
        t2.start()
    

    将列表作为参数传递进来,将参数重置

    from threading import Thread
    import time
    
    g_list = [10, 20 ,30]
    
    def work1(list):
        for i in range(3):
            # list.append(i)
            list = [1, 2, 3]	# 重置参数
            print("--子线程1--work1----num:", list)
    
    def work2(list):
        print("	--子线程2---work2---num:", list)
    
    if __name__ == "__main__":
        print("主线程访问g_list:" , g_list)
    
        t1 = Thread(target=work1, args=(g_list,))	# 创建线程t1 将g_list作为参数传递进去 执行函数work1
        t2 = Thread(target=work2, args=(g_list,))	# 创建线程t2 将g_list作为参数传递进去 执行函数work2
        t1.start()  
    
        time.sleep(1)
        t2.start()  
    

    2.2.5、线程的锁

    ​ 多线程和多进程最大的不同在于,多进程中,同一个变量,各自有一份拷贝存在于每个进程中,互不影响,而多线程中,所有变量都由所有线程共享,所以,任何一个变量都可以被任何一个线程修改,因此,线程之间共享数据最大的危险在于多个线程同时改一个变量,把内容给改乱了。

    来看看多个线程同时操作一个变量怎么把内容给改乱了:

    import time, threading
    
    # 假定这是你的银行存款:
    balance = 0
    
    def change_it(n):
        # 先存后取,结果应该为0:
        global balance
        balance = balance + n
        balance = balance - n
    
    def run_thread(n):
        for i in range(100000):
            change_it(n)
    
    if __name__ == "__main__":
    	t1 = threading.Thread(target=run_thread, args=(5,))
    	t2 = threading.Thread(target=run_thread, args=(8,))
    	t1.start()
    	t2.start()
        t1.join()
        t2.join()
    	
    	print(balance)
    

    ​ 每次执行的结果不一定是个啥,究其原因,是因为修改balance需要多条语句,而执行这几条语句时,线程可能中断,从而导致多个线程把同一个对象的内容改乱了。

    ​ 两个线程同时一存一取,就可能导致余额不对,你肯定不希望你的银行存款莫名其妙地变成了负数,所以,我们必须确保一个线程在修改balance的时候,别的线程一定不能改。

    ​ 如果我们要确保balance计算正确,就要给change_it()上一把锁,当某个线程开始执行change_it()时,我们说,该线程因为获得了锁,因此其他线程不能同时执行change_it(),只能等待,直到锁被释放后,获得该锁以后才能改。由于锁只有一个,无论多少线程,同一时刻最多只有一个线程持有该锁,所以,不会造成修改的冲突。创建一个锁就是通过threading.Lock()来实现:

    #锁的使用
    mutex = threading.Lock()  #创建锁
    mutex.acquire([timeout])  #锁定
    mutex.release()  #释放
    
    import time, threading
    
    balance = 0
    lock = threading.Lock()
    
    def change_it(n):
        # 先存后取,结果应该为0:
        global balance
        balance = balance + n
        balance = balance - n
    
    def run_thread(n):
        for i in range(100000):
            # 先要获取锁:
            lock.acquire()
            try:
                # 放心地改吧:
                change_it(n)
            finally:
                # 改完了一定要释放锁:
                lock.release() 
                
    if __name__ == "__main__":
    	t1 = threading.Thread(target=run_thread, args=(5,))
    	t2 = threading.Thread(target=run_thread, args=(8,))
    	t1.start()
    	t2.start()
        t1.join()
        t2.join()
    	
    	print(balance)
    

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yanadoude/p/12641111.html
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