python中怎么利用threading實現(xiàn)多線程

python中怎么利用threading實現(xiàn)多線程，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

threading用于提供線程相關(guān)的操作，線程是應(yīng)用程序中工作的最小單元。python當前版本的多線程庫沒有實現(xiàn)優(yōu)先級、線程組，線程也不能被停止、暫停、恢復(fù)、中斷。

threading模塊提供的類：  
　　Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local。

threading 模塊提供的常用方法： 
　　threading.currentThread(): 返回當前的線程變量。 
　　threading.enumerate(): 返回一個包含正在運行的線程的list。正在運行指線程啟動后、結(jié)束前，不包括啟動前和終止后的線程。 
　　threading.activeCount(): 返回正在運行的線程數(shù)量，與len(threading.enumerate())有相同的結(jié)果。

threading 模塊提供的常量：

　　threading.TIMEOUT_MAX 設(shè)置threading全局超時時間。

Thread類

Thread是線程類，有兩種使用方法，直接傳入要運行的方法或從Thread繼承并覆蓋run()：

# coding:utf-8
import threading
import time
#方法一：將要執(zhí)行的方法作為參數(shù)傳給Thread的構(gòu)造方法
def action(arg):
    time.sleep(1)
    print 'the arg is:%s\r' %arg

for i in xrange(4):
    t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
    t.start()

print 'main thread end!'

#方法二：從Thread繼承，并重寫run()
class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self,arg):
        super(MyThread, self).__init__()#注意：一定要顯式的調(diào)用父類的初始化函數(shù)。
        self.arg=arg
    def run(self):#定義每個線程要運行的函數(shù)
        time.sleep(1)
        print 'the arg is:%s\r' % self.arg

for i in xrange(4):
    t =MyThread(i)
    t.start()

print 'main thread end!'

構(gòu)造方法： 
Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}) 

　　group: 線程組，目前還沒有實現(xiàn)，庫引用中提示必須是None； 
　　target: 要執(zhí)行的方法； 
　　name: 線程名； 
　　args/kwargs: 要傳入方法的參數(shù)。

實例方法： 
　　isAlive(): 返回線程是否在運行。正在運行指啟動后、終止前。 
　　get/setName(name): 獲取/設(shè)置線程名。 

　　start():  線程準備就緒，等待CPU調(diào)度
　　is/setDaemon(bool): 獲取/設(shè)置是后臺線程（默認前臺線程（False））。（在start之前設(shè)置）

　　　　如果是后臺線程，主線程執(zhí)行過程中，后臺線程也在進行，主線程執(zhí)行完畢后，后臺線程不論成功與否，主線程和后臺線程均停止
       　　如果是前臺線程，主線程執(zhí)行過程中，前臺線程也在進行，主線程執(zhí)行完畢后，等待前臺線程也執(zhí)行完成后，程序停止
　　start(): 啟動線程。 
　　join([timeout]): 阻塞當前上下文環(huán)境的線程，直到調(diào)用此方法的線程終止或到達指定的timeout（可選參數(shù)）。

使用例子一(未設(shè)置setDeamon)： 

# coding:utf-8
import threading
import time

def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s\r' %arg
    time.sleep(1)

for i in xrange(4):
    t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
    t.start()

print 'main_thread end!'

main_thread end!
sub thread start!the thread name is:Thread-2
the arg is:1
the arg is:0
sub thread start!the thread name is:Thread-4
the arg is:2
the arg is:3
Process finished with exit code 0
可以看出，創(chuàng)建的4個“前臺”線程，主線程執(zhí)行過程中，前臺線程也在進行，主線程執(zhí)行完畢后，等待前臺線程也執(zhí)行完成后，程序停止

驗證了serDeamon(False)(默認)前臺線程，主線程執(zhí)行過程中，前臺線程也在進行，主線程執(zhí)行完畢后，等待前臺線程也執(zhí)行完成后，主線程停止。

使用例子二（setDeamon=True）

# coding:utf-8
import threading
import time

def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s\r' %arg
    time.sleep(1)

for i in xrange(4):
    t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
    t.setDaemon(True)#設(shè)置線程為后臺線程
    t.start()

print 'main_thread end!'

main_thread end!

Process finished with exit code 0

可以看出，主線程執(zhí)行完畢后，后臺線程不管是成功與否，主線程均停止

驗證了serDeamon(True)后臺線程，主線程執(zhí)行過程中，后臺線程也在進行，主線程執(zhí)行完畢后，后臺線程不論成功與否，主線程均停止。

使用例子三（設(shè)置join）

#coding:utf-8
import threading
import time

def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s   ' %arg
    time.sleep(1)

thread_list = []    #線程存放列表
for i in xrange(4):
    t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
    t.setDaemon(True)
    thread_list.append(t)

for t in thread_list:
    t.start()

for t in thread_list:
    t.join()

sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!

Process finished with exit code 0

設(shè)置join之后，主線程等待子線程全部執(zhí)行完成后或者子線程超時后，主線程才結(jié)束

驗證了 join()阻塞當前上下文環(huán)境的線程，直到調(diào)用此方法的線程終止或到達指定的timeout，即使設(shè)置了setDeamon（True）主線程依然要等待子線程結(jié)束。

使用例子四（join不妥當?shù)挠梅?，使多線程編程順序執(zhí)行）

#coding:utf-8
import threading
import time

def action(arg):
    time.sleep(1)
    print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()
    print 'the arg is:%s   ' %arg
    time.sleep(1)


for i in xrange(4):
    t =threading.Thread(target=action,args=(i,))
    t.setDaemon(True)
    t.start()
    t.join()

print 'main_thread end!'

sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!

Process finished with exit code 0
可以看出此時，程序只能順序執(zhí)行，每個線程都被上一個線程的join阻塞，使得“多線程”失去了多線程意義。

Lock、Rlock類

由于線程之間隨機調(diào)度：某線程可能在執(zhí)行n條后，CPU接著執(zhí)行其他線程。為了多個線程同時操作一個內(nèi)存中的資源時不產(chǎn)生混亂，我們使用鎖。

Lock（指令鎖）是可用的最低級的同步指令。Lock處于鎖定狀態(tài)時，不被特定的線程擁有。Lock包含兩種狀態(tài)——鎖定和非鎖定，以及兩個基本的方法。

可以認為Lock有一個鎖定池，當線程請求鎖定時，將線程至于池中，直到獲得鎖定后出池。池中的線程處于狀態(tài)圖中的同步阻塞狀態(tài)。

RLock（可重入鎖）是一個可以被同一個線程請求多次的同步指令。RLock使用了“擁有的線程”和“遞歸等級”的概念，處于鎖定狀態(tài)時，RLock被某個線程擁有。擁有RLock的線程可以再次調(diào)用acquire()，釋放鎖時需要調(diào)用release()相同次數(shù)。

可以認為RLock包含一個鎖定池和一個初始值為0的計數(shù)器，每次成功調(diào)用 acquire()/release()，計數(shù)器將+1/-1，為0時鎖處于未鎖定狀態(tài)。

簡言之：Lock屬于全局，Rlock屬于線程。

構(gòu)造方法： 
Lock()，Rlock（）,推薦使用Rlock()

實例方法： 
　　acquire([timeout]): 嘗試獲得鎖定。使線程進入同步阻塞狀態(tài)。 
　　release(): 釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。

例子一（未使用鎖）：

#coding:utf-8
import threading
import time

gl_num = 0

def show(arg):
    global gl_num
    time.sleep(1)
    gl_num +=1
    print gl_num

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=show, args=(i,))
    t.start()

print 'main thread stop'

main thread stop
12

 3
4
568
 9

910


Process finished with exit code 0

多次運行可能產(chǎn)生混亂。這種場景就是適合使用鎖的場景。

例子二（使用鎖）:

# coding:utf-8

import threading
import time

gl_num = 0

lock = threading.RLock()


# 調(diào)用acquire([timeout])時，線程將一直阻塞，
# 直到獲得鎖定或者直到timeout秒后（timeout參數(shù)可選）。
# 返回是否獲得鎖。
def Func():
    lock.acquire()
    global gl_num
    gl_num += 1
    time.sleep(1)
    print gl_num
    lock.release()


for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=Func)
    t.start()

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Process finished with exit code 0
可以看出，全局變量在在每次被調(diào)用時都要獲得鎖，才能操作，因此保證了共享數(shù)據(jù)的安全性

Lock對比Rlock

#coding:utf-8

import threading

lock = threading.Lock() #Lock對象

lock.acquire()

lock.acquire()  #產(chǎn)生了死鎖。

lock.release()

lock.release()

print lock.acquire()

import threading

rLock = threading.RLock()  #RLock對象

rLock.acquire()

rLock.acquire() #在同一線程內(nèi)，程序不會堵塞。

rLock.release()

rLock.release()

Condition類

　　Condition（條件變量）通常與一個鎖關(guān)聯(lián)。需要在多個Contidion中共享一個鎖時，可以傳遞一個Lock/RLock實例給構(gòu)造方法，否則它將自己生成一個RLock實例。

　　可以認為，除了Lock帶有的鎖定池外，Condition還包含一個等待池，池中的線程處于等待阻塞狀態(tài)，直到另一個線程調(diào)用notify()/notifyAll()通知；得到通知后線程進入鎖定池等待鎖定。

構(gòu)造方法： 
Condition([lock/rlock])

實例方法： 
　　acquire([timeout])/release(): 調(diào)用關(guān)聯(lián)的鎖的相應(yīng)方法。 
　　wait([timeout]): 調(diào)用這個方法將使線程進入Condition的等待池等待通知，并釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。 
　　notify(): 調(diào)用這個方法將從等待池挑選一個線程并通知，收到通知的線程將自動調(diào)用acquire()嘗試獲得鎖定（進入鎖定池）；其他線程仍然在等待池中。調(diào)用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。 
　　notifyAll(): 調(diào)用這個方法將通知等待池中所有的線程，這些線程都將進入鎖定池嘗試獲得鎖定。調(diào)用這個方法不會釋放鎖定。使用前線程必須已獲得鎖定，否則將拋出異常。

例子一：生產(chǎn)者消費者模型

# encoding: UTF-8
import threading
import time

# 商品
product = None
# 條件變量
con = threading.Condition()


# 生產(chǎn)者方法
def produce():
    global product

    if con.acquire():
        while True:
            if product is None:
                print 'produce...'
                product = 'anything'

                # 通知消費者，商品已經(jīng)生產(chǎn)
                con.notify()

            # 等待通知
            con.wait()
            time.sleep(2)


# 消費者方法
def consume():
    global product

    if con.acquire():
        while True:
            if product is not None:
                print 'consume...'
                product = None

                # 通知生產(chǎn)者，商品已經(jīng)沒了
                con.notify()

            # 等待通知
            con.wait()
            time.sleep(2)


t1 = threading.Thread(target=produce)
t2 = threading.Thread(target=consume)
t2.start()
t1.start()

produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...

Process finished with exit code -1
程序不斷循環(huán)運行下去。重復(fù)生產(chǎn)消費過程。

例子二：生產(chǎn)者消費者模型

import threading
import time

condition = threading.Condition()
products = 0

class Producer(threading.Thread):
    def run(self):
        global products
        while True:
            if condition.acquire():
                if products < 10:
                    products += 1;
                    print "Producer(%s):deliver one, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.notify()#不釋放鎖定，因此需要下面一句
                    condition.release()
                else:
                    print "Producer(%s):already 10, stop deliver, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.wait();#自動釋放鎖定
                time.sleep(2)

class Consumer(threading.Thread):
    def run(self):
        global products
        while True:
            if condition.acquire():
                if products > 1:
                    products -= 1
                    print "Consumer(%s):consume one, now products:%s" %(self.name, products)
                    condition.notify()
                    condition.release()
                else:
                    print "Consumer(%s):only 1, stop consume, products:%s" %(self.name, products)
                    condition.wait();
                time.sleep(2)

if __name__ == "__main__":
    for p in range(0, 2):
        p = Producer()
        p.start()

    for c in range(0, 3):
        c = Consumer()
        c.start()

例子三：

import threading
 
alist = None
condition = threading.Condition()
 
def doSet():
    if condition.acquire():
        while alist is None:
            condition.wait()
        for i in range(len(alist))[::-1]:
            alist[i] = 1
        condition.release()
 
def doPrint():
    if condition.acquire():
        while alist is None:
            condition.wait()
        for i in alist:
            print i,
        print
        condition.release()
 
def doCreate():
    global alist
    if condition.acquire():
        if alist is None:
            alist = [0 for i in range(10)]
            condition.notifyAll()
        condition.release()
 
tset = threading.Thread(target=doSet,name='tset')
tprint = threading.Thread(target=doPrint,name='tprint')
tcreate = threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate')
tset.start()
tprint.start()
tcreate.start()

Event類

　　Event（事件）是最簡單的線程通信機制之一：一個線程通知事件，其他線程等待事件。Event內(nèi)置了一個初始為False的標志，當調(diào)用set()時設(shè)為True，調(diào)用clear()時重置為 False。wait()將阻塞線程至等待阻塞狀態(tài)。

　　Event其實就是一個簡化版的 Condition。Event沒有鎖，無法使線程進入同步阻塞狀態(tài)。

構(gòu)造方法： 
Event()

實例方法： 
　　isSet(): 當內(nèi)置標志為True時返回True。 
　　set(): 將標志設(shè)為True，并通知所有處于等待阻塞狀態(tài)的線程恢復(fù)運行狀態(tài)。 
　　clear(): 將標志設(shè)為False。 
　　wait([timeout]): 如果標志為True將立即返回，否則阻塞線程至等待阻塞狀態(tài)，等待其他線程調(diào)用set()。

例子一

# encoding: UTF-8
import threading
import time

event = threading.Event()


def func():
    # 等待事件，進入等待阻塞狀態(tài)
    print '%s wait for event...' % threading.currentThread().getName()
    event.wait()

    # 收到事件后進入運行狀態(tài)
    print '%s recv event.' % threading.currentThread().getName()


t1 = threading.Thread(target=func)
t2 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t2.start()

time.sleep(2)

# 發(fā)送事件通知
print 'MainThread set event.'
event.set()

Thread-1 wait for event...
Thread-2 wait for event...

#2秒后。。。
MainThread set event.
Thread-1 recv event.
 Thread-2 recv event.

Process finished with exit code 0

timer類

　　Timer（定時器）是Thread的派生類，用于在指定時間后調(diào)用一個方法。

構(gòu)造方法： 
Timer(interval, function, args=[], kwargs={}) 
　　interval: 指定的時間 
　　function: 要執(zhí)行的方法 
　　args/kwargs: 方法的參數(shù)

實例方法： 
Timer從Thread派生，沒有增加實例方法。

例子一：

# encoding: UTF-8
import threading


def func():
    print 'hello timer!'


timer = threading.Timer(5, func)
timer.start()

線程延遲5秒后執(zhí)行。

local類

　　local是一個小寫字母開頭的類，用于管理 thread-local（線程局部的）數(shù)據(jù)。對于同一個local，線程無法訪問其他線程設(shè)置的屬性；線程設(shè)置的屬性不會被其他線程設(shè)置的同名屬性替換。

　　可以把local看成是一個“線程-屬性字典”的字典，local封裝了從自身使用線程作為 key檢索對應(yīng)的屬性字典、再使用屬性名作為key檢索屬性值的細節(jié)。

# encoding: UTF-8
import threading
 
local = threading.local()
local.tname = 'main'
 
def func():
    local.tname = 'notmain'
    print local.tname
 
t1 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t1.join()
 
print local.tname

notmain
main

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