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Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

發(fā)布時間:2020-10-11 20:52:03 來源:腳本之家 閱讀:185 作者:隨風(fēng)行云 欄目:開發(fā)技術(shù)

本文實例講述了Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件。分享給大家供大家參考,具體如下:

互斥鎖:

  • 為什么要有互斥鎖:由于多線程是并行的,如果某一線程取出了某一個數(shù)據(jù)將要進(jìn)行操作,但它還沒有那么快執(zhí)行完操作,這時候如果另外一個線程也要操作這個數(shù)據(jù),那么這個數(shù)據(jù)可能會因為兩次操作而發(fā)生錯誤
import time,threading

x=6
def run1():
  print("run1我拿到了數(shù)據(jù):",x)
  print("我現(xiàn)在還不想操作,先睡一下")
  time.sleep(3)
  print("再看一下數(shù)據(jù),穩(wěn)一穩(wěn)",x)

def run2():
  global x
  print("run2我拿到了數(shù)據(jù):", x)

  x=5
  print(x)

t1=threading.Thread(target=run1)
t2=threading.Thread(target=run2)

t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

  • 而多線程的互斥鎖機(jī)制本質(zhì)上是:申請一個鎖,A線程拿了鑰匙【acquire】之后,如果B也想拿到鑰匙是不行的,只有等A把鑰匙還回來【release】才行
  • 如何使用互斥鎖:
    1. 定義一個鎖對象:鎖對象=threading.Lock()
    2. 請求鎖:鎖對象.acquire()
    3. 釋放鎖:鎖對象.release()

使用互斥鎖來更改上段代碼

import time,threading

x=6
def run1():
  lock.acquire()
  global x
  print("run1我拿到了數(shù)據(jù),x=",x)
  print("我現(xiàn)在還不想操作,先睡一下")
  time.sleep(3)
  print("再看一下數(shù)據(jù),穩(wěn)一穩(wěn),x=",x)
  x+=1
  print("run1操作完畢:x=",x)
  lock.release()
def run2():
  lock.acquire()
  global x
  print("run2我拿到了數(shù)據(jù):", x)
  x+=1
  print("run2操作完畢:x=",x)
  lock.release()

lock=threading.Lock()#生成一個鎖對象
t1=threading.Thread(target=run1)
t2=threading.Thread(target=run2)

t1.start()
t2.start()
start_time=time.time()
t1.join()
t2.join()
print("最終的x=",x)
print(time.time()-start_time)#3.0多說明,由于受到鎖的影響,run2要等待run1釋放lock,所以變成了串行

這種互斥鎖在操作系統(tǒng)中可以稱作“臨界區(qū)”,如果想了解更多:

https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%B4%E7%95%8C%E5%8C%BA/8942134?fr=aladdin

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解


遞歸鎖:

  • 為什么要有遞歸鎖:互斥鎖本質(zhì)上是阻止其他線程進(jìn)入,如果有兩個需要阻止其他線程進(jìn)入的操作【像兩個人過獨(dú)木橋】,那么需要兩個鎖,而想要鎖上第二個如果直接用第一個鎖的acquire會失敗,因為第一個鎖還沒release,我們可以選擇再定義一個互斥鎖對象來acquire,但這僅僅是兩層的情況下,如果多層的吧,那么就需要定義好幾個互斥鎖對象了【而且由于對象變多,有時候會因為互相調(diào)用鎖而發(fā)生死鎖】。遞歸鎖就是為了處理這種情況,遞歸鎖對象允許多次acquire和多次release
    • 發(fā)生死鎖的情況[A拿到A鎖,想要拿B鎖,B拿著B鎖,想要A鎖]

【以過獨(dú)木橋為例】:橋只能容一個人通過,A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,當(dāng)他看到北邊橋沒人就會過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人,B情況相反:【于是當(dāng)兩個人一起過橋的時候就會發(fā)生死鎖】

import threading,time

"""
A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到北邊橋沒人就會過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人
"""
def A():
  lockNorth.acquire()#拿到北邊橋的鎖
  print("A過橋北")
  time.sleep(3)#過橋中
  lockSorth.acquire()#企圖過到南邊橋,
  print("A過橋南")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lockSorth.release()
  lockNorth.release()
  print("A過橋成功")

"""
B只能看得到南邊橋上有沒有人,看不到北邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到南邊橋沒人就會過橋,等到他到橋中間才能看到北邊橋有沒有人
"""
def B():
  lockSorth.acquire() # 企圖過到南邊橋,
  print("B過橋南")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lockNorth.acquire() # 拿到北邊橋的鎖
  print("B過橋北")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lockNorth.release()
  lockSorth.release()
  print("B過橋成功")


lockNorth=threading.Lock()
lockSorth=threading.Lock()

tA=threading.Thread(target=A)
tB=threading.Thread(target=B)
tA.start()
tB.start()

tA.join()
tB.join()

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

  • 遞歸鎖的本質(zhì)是:本質(zhì)上還是一個鎖,但如果在一個線程里面可以多次acquire?!疽驗橹挥幸粋€鎖,所以不會發(fā)生互相調(diào)用的死鎖,而因為可以多次調(diào)用,所以可以鎖多次】
  • 如何使用遞歸鎖:
    1. 定義一個鎖對象:遞歸鎖對象=threading.RLock()
    2. 請求鎖:鎖對象.acquire()
    3. 釋放鎖:鎖對象.release()

使用遞歸鎖來解決上面的死鎖問題:

import threading,time

"""
A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到北邊橋沒人就會過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人
"""
def A():
  lock.acquire()#拿到北邊橋的鎖
  print("A過橋北")
  time.sleep(3)#過橋中
  lock.acquire()#企圖過到南邊橋,
  print("A過橋南")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lock.release()
  lock.release()
  print("A過橋成功")

"""
B只能看得到南邊橋上有沒有人,看不到北邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到南邊橋沒人就會過橋,等到他到橋中間才能看到北邊橋有沒有人
"""
def B():
  lock.acquire() # 拿南橋鎖,
  print("B過橋南")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lock.acquire() # 企圖拿北橋的鎖
  print("B過橋北")
  time.sleep(3) # 過橋中
  lock.release()
  lock.release()
  print("B過橋成功")


lock=threading.RLock()

tA=threading.Thread(target=A)
tB=threading.Thread(target=B)
tA.start()
tB.start()

tA.join()
tB.join()

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

【由于本質(zhì)是一把鎖,A拿到鎖后,B要等待】


信號量:

  • 什么是信號量:

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

信號量可以限制進(jìn)入的線程的數(shù)量。

  • 如何使用信號量:
    1. 創(chuàng)建信號量對象:信號量對象=threading.BoundedSemaphore(x),x是限制進(jìn)程的數(shù)量
    2. 當(dāng)有進(jìn)程需要進(jìn)入的時候,調(diào)用acquire()來減少信號量:信號量對象.acquire()
    3. 當(dāng)有進(jìn)程離開的時候,調(diào)用release()來增加信號量:信號量對象.release()
import threading,time


def run():
  s.acquire()
  print("hello")
  time.sleep(1.5)
  s.release()

s=threading.BoundedSemaphore(3)#限制3個

threading_list=[]
for i in range(12):#創(chuàng)建12個線程
  obj=threading.Thread(target=run)
  obj.setDaemon(True) # 設(shè)置守護(hù)線程,避免干擾主線程運(yùn)行,并行等待
  obj.start()

for i in range(4):
  print("")#為了把結(jié)果分割,可以清楚看出分為了三組
  time.sleep(1.5)
#結(jié)果分為三組是因為運(yùn)行的太快了,三個線程裝入的時間差太小

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解


事件:

  • 什么是事件:當(dāng)發(fā)生線程發(fā)生一件事的時候如果要提醒另外一個線程,使用事件。雙方共享該事件對象【等待的一方會阻塞而進(jìn)行等待】,當(dāng)一方更改事件對象的時候,另外一方也能知道【以讀者-寫者為例:讀者要等寫者告訴他去讀才會去讀,寫者寫完后要設(shè)置一個事件,當(dāng)該事件設(shè)置時,讀者就會來讀】
  • 如何使用事件:
    1. 創(chuàng)建事件對象:事件對象=threading.Event()
    2. 設(shè)置事件:事件對象.set()    判斷事件是否set:事件對象.is_set(),等待事件set:事件對象.wait()
    3. 清除事件:事件對象.clear() 
import threading,time


def read():
  while True:
    if event.is_set():
      print("事件已設(shè)置,我要讀了!!!!")
      time.sleep(1)
    else:#事件未設(shè)置
      print("還沒寫好,我要等咯")
      event.wait()#那么就等著咯
      #如果等到了
      print("終于等到了!那么我又可以讀了")
      time.sleep(1)

def write():
  event.clear()#初始設(shè)空
  while True:
    time.sleep(3)#寫
    event.set()#設(shè)置事件,一旦set,那么讀者wait就有返回了,讀者可以繼續(xù)運(yùn)行了
    print("write:寫好了")
    time.sleep(2)#等人讀
    event.clear()#清除事件


event=threading.Event() #創(chuàng)建事件對象

t1=threading.Thread(target=write)
t2=threading.Thread(target=read)

t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

"""結(jié)果顯示:讀者確實一直在等待寫者寫好"""

Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號量、事件實例詳解

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希望本文所述對大家Python程序設(shè)計有所幫助。

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