python 实现线程之间的通信示例


Posted in Python onFebruary 14, 2020

前言:因为GIL的限制,python的线程是无法真正意义上并行的。相对于异步编程,其性能可以说不是一个等量级的。为什么我们还要学习多线程编程呢,虽然说异步编程好处多,但编程也较为复杂,逻辑不容易理解,学习成本和维护成本都比较高。毕竟我们大部分人还是适应同步编码的,除非一些需要高性能处理的地方采用异步。

首先普及下进程和线程的概念:

进程:进程是操作系统资源分配的基本单位。

线程:线程是任务调度和执行的基本单位。

一个应用程序至少一个进程,一个进程至少一个线程。

两者区别:同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等,但是进程之间的资源是独立的。

一、多线程

python 可以通过 thread 或 threading 模块实现多线程,threading 相比 thread 提供了更高阶、更全面的线程管理。我们下文主要以 threading 模块介绍多线程的基本用法。

import threading
import time

class thread(threading.Thread):
 def __init__(self, threadname):
 threading.Thread.__init__(self, name='线程' + threadname)

 def run(self):
 print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))

threads = []
for a in range(int(5)): # 线程个数
 threads.append(thread(str(a)))
for t in threads: # 开启线程
 t.start()
for t in threads: # 阻塞线程
 t.join()
print('END')

输出:
线程3:Now timestamp is 1557386184.7574518
线程2:Now timestamp is 1557386184.7574518
线程0:Now timestamp is 1557386184.7574518
线程1:Now timestamp is 1557386184.7574518
线程4:Now timestamp is 1557386184.7582724
END

 start() 方法开启子线程。运行多次 start() 方法代表开启多个子线程。

 join() 方法用来阻塞主线程,等待子线程执行完成。举个例子,主线程A创建了子线程B,并使用了 join() 方法,主线程A在 join() 处就被阻塞了,等待子线程B完成后,主线程A才能执行 print('END')。如果没有使用 join() 方法,主线程A创建子线程B后,不会等待子线程B,直接执行 print('END'),如下:

import threading
import time

class thread(threading.Thread):
 def __init__(self, threadname):
 threading.Thread.__init__(self, name='线程' + threadname)

 def run(self):
 time.sleep(1)
 print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))

threads = []
for a in range(int(5)): # 线程个数
 threads.append(thread(str(a)))
for t in threads: # 开启线程
 t.start()
# for t in threads: # 阻塞线程
# t.join()
print('END')

输出:
END
线程0:Now timestamp is 1557386321.376941
线程3:Now timestamp is 1557386321.377937
线程1:Now timestamp is 1557386321.377937
线程2:Now timestamp is 1557386321.377937
线程4:Now timestamp is 1557386321.377937

二、线程之间的通信

1.threading.Lock()

如果多个线程对某一资源同时进行修改,可能会存在不可预知的情况。为了修改数据的正确性,需要把这个资源锁住,只允许线程依次排队进去获取这个资源。当线程A操作完后,释放锁,线程B才能进入。如下脚本是开启多个线程修改变量的值,但输出结果每次都不一样。

import threading

money = 0
def Order(n):
 global money
 money = money + n
 money = money - n

class thread(threading.Thread):
 def __init__(self, threadname):
 threading.Thread.__init__(self, name='线程' + threadname)
 self.threadname = int(threadname)

 def run(self):
 for i in range(1000000):
  Order(self.threadname)

t1 = thread('1')
t2 = thread('5')
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(money)

接下来我们用 threading.Lock() 锁住这个变量,等操作完再释放这个锁。lock.acquire() 给资源加一把锁,对资源处理完成之后,lock.release() 再释放锁。以下脚本执行结果都是一样的,但速度会变慢,因为线程只能一个个的通过。

import threading

money = 0
def Order(n):
 global money
 money = money + n
 money = money - n

class thread(threading.Thread):
 def __init__(self, threadname):
 threading.Thread.__init__(self, name='线程' + threadname)
 self.threadname = int(threadname)

 def run(self):
 for i in range(1000000):
  lock.acquire()
  Order(self.threadname)
  lock.release()
# print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))

lock = threading.Lock()
t1 = thread('1')
t2 = thread('5')
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(money)

2.threading.Rlock()

用法和 threading Lock() 一致,区别是 threading.Rlock() 允许多次锁资源,acquire() 和 release() 必须成对出现,也就是说加了几把锁就得释放几把锁。

lock = threading.Lock()
# 死锁
lock.acquire()
lock.acquire()
print('...')
lock.release()
lock.release()

rlock = threading.RLock()
# 同一线程内不会阻塞线程
rlock.acquire()
rlock.acquire()
print('...')
rlock.release()
rlock.release()

3.threading.Condition()

threading.Condition() 可以理解为更加高级的锁,比 Lock 和 Rlock 的用法更高级,能处理一些复杂的线程同步问题。threading.Condition() 创建一把资源锁(默认是Rlock),提供 acquire() 和 release() 方法,用法和 Rlock 一致。此外 Condition 还提供 wait()、Notify() 和 NotifyAll() 方法。

wait():线程挂起,直到收到一个 Notify() 通知或者超时(可选参数),wait() 必须在线程得到 Rlock 后才能使用。

Notify() :在线程挂起的时候,发送一个通知,让 wait() 等待线程继续运行,Notify() 也必须在线程得到 Rlock 后才能使用。 Notify(n=1),最多唤醒 n 个线程。

NotifyAll() :在线程挂起的时候,发送通知,让所有 wait() 阻塞的线程都继续运行。

举例说明下 Condition() 使用

import threading,time

def TestA():
 cond.acquire()
 print('李白:看见一个敌人,请求支援')
 cond.wait()
 print('李白:好的')
 cond.notify()
 cond.release()

def TestB():
 time.sleep(2)
 cond.acquire()
 print('亚瑟:等我...')
 cond.notify()
 cond.wait()
 print('亚瑟:我到了,发起冲锋...')

if __name__=='__main__':
 cond = threading.Condition()
 testA = threading.Thread(target=TestA)
 testB = threading.Thread(target=TestB)
 testA.start()
 testB.start()
 testA.join()
 testB.join()

输出
李白:看见一个敌人,请求支援
亚瑟:等我...
李白:好的
亚瑟:我到了,发起冲锋...

4.threading.Event()

threading.Event() 原理是在线程中立了一个 Flag ,默认值是 False ,当一个或多个线程遇到 event.wait() 方法时阻塞,直到 Flag 值 变为 True 。threading.Event() 通常用来实现线程之间的通信,使一个线程等待其他线程的通知 ,把 Event 传递到线程对象中。

event.wait() :阻塞线程,直到 Flag 值变为 True

event.set() :设置 Flag 值为 True

event.clear() :修改 Flag 值为 False

event.isSet() :  仅当 Flag 值为 True 时返回

下面这个例子,主线程启动子线程后 sleap 2秒,子线程因为 event.wait() 被阻塞。当主线程醒来后执行 event.set() ,子线程才继续运行,两者输出时间差 2s。

import threading
import datetime,time

class thread(threading.Thread):
 def __init__(self, threadname):
 threading.Thread.__init__(self, name='线程' + threadname)
 self.threadname = int(threadname)

 def run(self):
 event.wait()
 print('子线程运行时间:%s'%datetime.datetime.now())

if __name__ == '__main__':
 event = threading.Event()
 t1 = thread('0')
 #启动子线程
 t1.start()
 print('主线程运行时间:%s'%datetime.datetime.now())
 time.sleep(2)
 # Flag设置成True
 event.set()
 t1.join()

输出
主线程运行时间:2019-05-30 15:51:49.690872
子线程运行时间:2019-05-30 15:51:51.691523

 5.其他方法

threading.active_count():返回当前存活的线程对象的数量

threading.current_thread():返回当前线程对象

threading.enumerate():返回当前所有线程对象的列表

threading.get_ident():返回线程pid

threading.main_thread():返回主线程对象

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
使用Python操作MySQL的一些基本方法
Aug 16 Python
学习python之编写简单简单连接数据库并执行查询操作
Feb 27 Python
Python实现的当前时间多加一天、一小时、一分钟操作示例
May 21 Python
修复 Django migration 时遇到的问题解决
Jun 14 Python
基于python实现简单日历
Jul 28 Python
python使用Matplotlib画条形图
Mar 25 Python
pytorch中如何使用DataLoader对数据集进行批处理的方法
Aug 06 Python
django中的图片验证码功能
Sep 18 Python
Python基于类路径字符串获取静态属性
Mar 12 Python
Django中和时区相关的安全问题详解
Oct 12 Python
Python实现邮件发送的详细设置方法(遇到问题)
Jan 18 Python
python基础之类属性和实例属性
Oct 24 Python
Python3变量与基本数据类型用法实例分析
Feb 14 #Python
OpenCV中VideoCapture类的使用详解
Feb 14 #Python
Python networkx包的实现
Feb 14 #Python
python常用运维脚本实例小结
Feb 14 #Python
Python如何在DataFrame增加数值
Feb 14 #Python
python turtle工具绘制四叶草的实例分享
Feb 14 #Python
Python阶乘求和的代码详解
Feb 14 #Python
You might like
PHP分多步骤填写发布信息的简单方法实例代码
2012/09/23 PHP
php查看当前Session的ID实例
2015/03/16 PHP
EXTJS FORM HIDDEN TEXTFIELD 赋值 使用value不好用的问题
2011/04/16 Javascript
JS获取当前日期时间并定时刷新示例
2021/03/04 Javascript
一个JavaScript操作元素定位元素的实例
2014/10/29 Javascript
超炫的jquery仿flash导航栏特效
2014/11/11 Javascript
input点击后placeholder中的提示消息消失
2016/01/15 Javascript
基于jQuery Ajax实现上传文件
2016/03/24 Javascript
移动端翻页插件dropload.js(支持Zepto和jQuery)
2016/07/27 Javascript
Vue的Flux框架之Vuex状态管理器
2017/07/30 Javascript
Angular 4.0学习教程之架构详解
2017/09/12 Javascript
原生js的ajax和解决跨域的jsonp(实例讲解)
2017/10/16 Javascript
深入理解 webpack 文件打包机制(小结)
2018/01/08 Javascript
JavaScript引用类型Date常见用法实例分析
2018/08/08 Javascript
Egg.js 中 AJax 上传文件获取参数的方法
2018/10/10 Javascript
从0到1搭建Element的后台框架的方法步骤
2019/04/10 Javascript
浅谈Javascript中的对象和继承
2019/04/19 Javascript
[51:26]DOTA2上海特级锦标赛主赛事日 - 2 胜者组第一轮#3Secret VS OG第二局
2016/03/03 DOTA
[01:14]TI珍贵瞬间系列(六):冠军
2020/08/30 DOTA
Python通过调用有道翻译api实现翻译功能示例
2018/07/19 Python
Python爬虫将爬取的图片写入world文档的方法
2018/11/07 Python
python如何读取bin文件并下发串口
2019/07/05 Python
python实现七段数码管和倒计时效果
2019/11/23 Python
Pytorch使用MNIST数据集实现CGAN和生成指定的数字方式
2020/01/10 Python
使用Pycharm(Python工具)新建项目及创建Python文件的教程
2020/04/26 Python
解决pycharm导入numpy包的和使用时报错:RuntimeError: The current Numpy installation (‘D:\\python3.6\\lib\\site-packa的问题
2020/12/08 Python
精油和天然健康美容产品:Art Naturals
2018/01/27 全球购物
尼克松手表官网:Nixon手表
2019/03/17 全球购物
金融专业个人求职信范文
2013/11/28 职场文书
中文教师求职信
2014/02/22 职场文书
有趣的广告词
2014/03/18 职场文书
学生社团文化节开幕式主持词
2014/03/28 职场文书
一份文言文检讨书
2014/09/13 职场文书
2014国庆节国旗下演讲稿(精选版)
2014/09/26 职场文书
写作之关于描写老人的好段摘抄
2019/11/14 职场文书
Java实现二分搜索树的示例代码
2022/03/17 Java/Android