我的Python成长之路---第八天---Python基础（24）---2016年3月5日（晴）

多线程编程

什么是多线程，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。他包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。线程是进程中一个单顺序的空值六，一个进程可以并发多个线程，每个线程可以并行处理不同的任务。

threading模块

python的标准库提供了两个模块用于多线程处理，_thread和threading，_thread是低级模块，threading是高级模块，是对_thread进行了封装。
启动一个线程就是把一个函数传入并创建Thread实例，然后调用start()开始执行：
线程有两种调用方式：直接调用和继承式调用

直接调用

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#!/usr/bin/env python
# coding:utf-8
'''
Created on: 2016年5月16日
 
@author: 张晓宇
 
Email: 61411916@qq.com
 
Version: 1.0
 
Description: 多线程演示程序，直接启动方式
 
Help:
'''
def sayhi(num): # 定义每隔线程都要运行的函数
    print('%s is say hi' %num)
    import time
    time.sleep(3)
import threading
if __name__ == '__main__':
    t1 = threading.Thread(target = sayhi, args = [1, ]) # 调用Thread方法生成一个线程实例，第一个参数tartget表示进程要执行的函数，args表示要传递给进程函数的参数
    t2 = threading.Thread(target = sayhi, args = [2, ])
    t1.start() # 启动进程
    t2.start()
    t1.join() # 等待子进程完毕，这句话的意思就等待一个进程执行完在执行这句话后面的逻辑，join方法还可以接收一个超时时间参数，表示最多等待多长时间，超过这个时间就不等了，继续执行下面的语句，注意，是不等待，不是中断进程的执行
    t2.join()
    print(t1.getName()) # getName()表示获取进程的名称，默认Thread-1、Thread-2...这种命名方式
    print(t2.getName())

继承式调用

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#!/usr/bin/env python
# coding:utf-8
'''
Created on:
 
@author: 张晓宇
 
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Version: 1.0
 
Description: 多线程演示程序，继承式调用
 
Help:
'''
import threading
class Mythreading(threading.Thread):
    '''
    定义一个类，继承自threading.Thread
    '''
    def __init__(self, num):
        '''
        初始化方法
        :param num:
        :return:
        '''
        threading.Thread.__init__(self)
        self.num = num
 
    def run(self):
        '''
        重写run方法，也就是每个线程要执行的函数
        :return:
        '''
        print('%s is say hi' %self.num)
        import time
        time.sleep(5)
 
if __name__ == '__main__':
    t1 = Mythreading(1) # 用刚才定义的类创建进程对象
    t2 = Mythreading(2)
    t1.start()
    t2.start()
    t1.join()
    t2.join()
    print(t1.getName())
    print(t2.getName())

守护线程

默认情况下，线程执行完毕如果该线程下还有子线程没有执行完毕才会结束，我们可以通过守护线程的方式，是的主线程执行完毕强制结束下面的子线程的运行

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#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8
'''
Created on:
 
@author: 张晓宇
 
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Version: 1.0
 
Description: 守护线程演示程序
 
Help:
'''
import time
import threading
 
def child(n):
    '''
    子线程执行的函数
    :param n:
    :return:
    '''
    print('[%s]------running----\n' % n)
    time.sleep(2)
    print('--done--')
 
def main():
    '''
    主线程要执行的函数
    :return:
    '''
    for i in range(2): # 循环生成5个子线程
        t = threading.Thread(target=child,args=[i,])
        t.start()
        print('starting thread', t.getName())
 
 
m = threading.Thread(target=main,args=[]) # 创建主线程对象
m.setDaemon(True) #将主线程设置为Daemon线程,它退出时,其它子线程会同时退出,不管是否执行完任务
m.start() # 启动主线程
m.join() # 等待主线程执行完毕
print("---main thread done----")

输出结果

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[0]------running----
 
starting thread Thread-2
[1]------running----
 
starting thread Thread-3
---main thread done----

可以看出，main线程下的子线程执行的时间要比main线程时间长，当main线程执行完的时候，子线程的print('--done--')还没有执行就被强制结束了

锁

 

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#!/usr/bin/env python
# coding:utf-8
'''
Created on:
 
@author: 张晓宇
 
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Version: 1.0
 
Description: 线程锁演示程序
 
Help:
'''
import threading
import time
def addNum():
    global num # 调用全局变量num
    print('--get num:', num)
    time.sleep(1)
    #lock.acquire()
    num += 1 # 每个线程都对num进行加1操作
    #lock.release()
    print(num)
 
if __name__ == '__main__':
    lock = threading.Lock()
    num = 0
    thread_list = [] # 初始化一个线程列表
    for i in range(10000): # 循环启动10000个进程
        t = threading.Thread(target = addNum)
        t.start()
        thread_list.append(t) # 加入到线程列表中
    for t in thread_list: # 循环等待线程列表里的所有线程结束
        t.join()
    print(num) # 打印num的最终值

正常情况，启动10000个线程，每个线程对num做加1操作，最终的结果将是10000，但是如果你用python2.X版本的解释器执行上面的代码会发现，最结果不总是10000，而且随着线程越多，这个最终结果的值稳定性越差，这就需要在对需要修改线程间共享的变量的时候加一把锁，当一个线程获得锁并操作一个共享变量的时候，其他线程只能等待锁释掉才可以，等待的过程是阻塞的，只有锁被释放掉，其他线程中“抢”到锁的进程才可以继续进行

申请锁

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lock.acquire()

释放锁

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lock.release()

注意，Python3.X已经修复了这个问题，不用加锁结果也是正确的

递归锁

递归锁说白了就是一个大锁里面套着小锁，也就是子锁，用到的地方不多，就不说了

信号量（Semaphore）

刚才说的锁也是互斥锁，同事只能有一个线程操作，而Semaphore可以同事允许一定数量的线程更改数据。

 

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import threading,time
  
def run(n):
    semaphore.acquire()
    time.sleep(1)
    print("run the thread: %s\n" %n)
    semaphore.release()
  
if __name__ == '__main__':
  
    num= 0
    semaphore  = threading.BoundedSemaphore(5) #最多允许5个线程同时运行
    for i in range(20):
        t = threading.Thread(target=run,args=(i,))
        t.start()
  
while threading.active_count() != 1:
    pass #print threading.active_count()
else:
    print('----all threads done---')
    print(num)

事件Event

事件可以裂解为就是一个信号，他只有两个状态可以理解为真和假，常用方法如下

  • set()：相当于设置为真

  • clear()：相当于设置为假

  • isSet()：判断是否为真

  • wait()：等待事件置为真（阻塞）

​事件做常用的一个地方就是红绿灯模型，下面代码这就是演示红绿灯模型

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#!/usr/bin/env python
# coding:utf-8
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Created on: 2016年3月5日
 
@author: 张晓宇
 
Email: 61411916@qq.com
 
Version: 1.0
 
Description: 红绿灯模型演示程序
 
Help:
'''
import threading
def light():
    '''
    信号灯进程的线程执行的函数
    :return:
    '''
    import time
    if not event.isSet(): # 判断是否为真，如果不为真就设置为真，也就是一上来是绿灯
        event.set()
    count = 0 # 初始化计数器，可以理解为红绿灯之间的等待时间
    while True: # 无限制循环下去
        if count < 10:
            # 0-10秒是绿灯
            print('\033[42;1m--green light on--\033[0m')
        elif count < 13:
            # 10-12是黄灯
            print('\033[43;1m--yellow light on--\033[0m')
        elif count < 20:
            # 14-19秒是红灯
            if event.isSet(): # 判断如果为真，就设置成假的
                event.clear()
            print('\033[41;1m--red light on--\033[0m')
        else:
            # 第20秒的时候计数器归零，并从新设置为真
            count = 0
            if not event.isSet():
                event.set()
        time.sleep(1)
        count += 1 # 计数器加1
 
def car(n):
    '''
    汽车进程要执行的函数
    :param n:
    :return:
    '''
    import time
    while True:
        time.sleep(1) # 每隔1秒检查一下红绿灯状态
        if event.isSet():
            # 如果为真就runing
            print('car [%s] is running...' %n)
        else:
            # 否则就waiting
            print('car [%s] is waiting for the red light...' %n)
            event.wait() # 等待事件变为真
 
if __name__ == '__main__':
    event = threading.Event() # 创建Event对象
    Light = threading.Thread(target = light) # 创建信号灯线程
    Light.start() # 启动线程
    for i in range(3): # 循环创建3个汽车线程对象，并启动
        t = threading.Thread(target = car, args = [i,])
        t.start()

 

posted @ 2016-05-16 17:59  酋长Chief  阅读(253)  评论(0)    收藏  举报