Python中的多进程与多线程（二）

　　在上一章中，学习了Python多进程编程的一些基本方法：使用跨平台多进程模块multiprocessing提供的Process、Pool、Queue、Lock、Pipe等类，实现子进程创建、进程池（批量创建子进程并管理子进程数量上限）以及进程间通信。这一章学习下Python下的多线程编程方法。

一、threading

线程是操作系统执行任务的最小单元。Python标准库中提供了threading模块，对多线程编程提供了很便捷的支持。

下面是使用threading实现多线程的代码：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*
__author__ = 'zni.feng'
import  sys
reload (sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')

import threading, time

def test(index):
    print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
    print 'thread %s starts.' % threading.current_thread().name
    print 'the index is %d' % index
    time.sleep(3)
    print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
    print 'thread %s ends.' % threading.current_thread().name

if __name__ == "__main__":
    print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
    print 'thread %s starts.' % threading.current_thread().name
    #创建线程
    my_thread = threading.Thread(target = test, args=(1,) , name= 'zni_feng_thread')
    #等待2s
    time.sleep(2)
    #启动线程
    my_thread.start()
    #等待线程结束
    my_thread.join()
    print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
    print 'thread %s ends.' % threading.current_thread().name

输出结果为：

2017-01-12 22:06:32
thread MainThread starts.
2017-01-12 22:06:34
thread zni_feng_thread starts.
the index is 1
2017-01-12 22:06:37
thread zni_feng_thread ends.
2017-01-12 22:06:37
thread MainThread ends.
[Finished in 5.1s]

 其中，threading模块的current_thread()函数会返回当前线程的实例。

二、Lock

多进程与多线程的最大不同在于，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，任何一个共享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变一个变量。为了解决这个问题，我们可以借助于threading模块的Lock类给共享变量加锁。

先看看使用多线程写同一个共享变量，不加锁的例子：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*
__author__ = 'zni.feng'
import  sys
reload (sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')
import threading

class Account:
    def __init__(self):
        self.balance = 0

    def add(self):
        for i in range(0,100000):
            self.balance += 1

    def delete(self):
        for i in range(0,100000):
            self.balance -=1 

if __name__ == "__main__":
    account  = Account()
    #创建线程
    thread_add = threading.Thread(target=account.add, name= 'Add')
    thread_delete = threading.Thread(target=account.delete, name= 'Delete')

    #启动线程
    thread_add.start()
    thread_delete.start()
    
    #等待线程结束
    thread_add.join()
    thread_delete.join()

    print 'The final balance is: ' + str(account.balance)

运行结果为：

The final balance is: -51713
[Finished in 0.1s]

可以发现，每次运行，它的最终结果都会不同，而且都不是0。就是因为不同线程在同时修改同一个变量时，发生了冲突，某些中间变量没有按顺序被使用导致。

现在我们使用Lock对程序进行加锁：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*
__author__ = 'zni.feng'
import  sys
reload (sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')
import threading

class Account:
    def __init__(self):
        self.balance = 0

    def add(self, lock):
        #获得锁
        lock.acquire()
        for i in range(0,100000):
            self.balance += 1
        #释放锁
        lock.release()

    def delete(self, lock):
        #获得锁
        lock.acquire()
        for i in range(0,100000):
            self.balance -=1 
        #释放锁
        lock.release()


if __name__ == "__main__":
    account  = Account()
    lock = threading.Lock()
    #创建线程
    thread_add = threading.Thread(target=account.add, args=(lock, ), name= 'Add')
    thread_delete = threading.Thread(target=account.delete, args=(lock, ), name= 'Delete')

    #启动线程
    thread_add.start()
    thread_delete.start()
    
    #等待线程结束
    thread_add.join()
    thread_delete.join()

    print 'The final balance is: ' + str(account.balance)

可以发现，无论如何执行多少次，balance结果都为0。如果将每次balance计算的结果都打印出来，还会发现，当一个线程开始执行时，另一个线程一定会等到前一个线程执行完（准确地说是lock.release()执行完）后才开始执行。

The final balance is: 0
[Finished in 0.1s]