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阅读:一行 Python 实现并行化—日常多线程操作的新思路
Python多线程
每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。 每个线程都有他自己的一组CPU寄存器,称为线程的上下文,该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。 指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器,线程总是在进程得到上下文中运行的,这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。 (1) 线程可以被抢占(中断)。 (2) 在其他线程正在运行时,线程可以暂时搁置(也称为睡眠) – 这就是线程的退让。
线程模块
Python通过两个标准库thread和threading提供对线程的支持。thread提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁。threading 模块提供的其他方法:
threading.currentThread()
: 返回当前的线程变量。
threading.enumerate()
: 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前,不包括启动前和终止后的线程。
threading.activeCount()
: 返回正在运行的线程数量,与len(threading.enumerate())有相同的结果。
除了使用方法外,线程模块同样提供了Thread类来处理线程,Thread类提供了以下方法:
run()
: 用以表示线程活动的方法。
start()
:启动线程活动。
join([time])
: 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
isAlive()
: 返回线程是否活动的。
getName()
: 返回线程名。
setName()
: 设置线程名。
使用Threading模块创建线程
使用Threading模块创建线程,直接从threading.Thread继承,然后重写__init__方法和run方法。
线程同步
如果多个线程共同对某个数据修改,则可能出现不可预料的结果,为了保证数据的正确性,需要对多个线程进行同步。 使用
Thread对象
的Lock
和Rlock
可以实现简单的线程同步,这两个对象都有acquire方法
和release方法
,对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据,可以将其操作放到acquire
和release方法
之间。如下: 多线程的优势在于可以同时运行多个任务(至少感觉起来是这样)。但是当线程需要共享数据时,可能存在数据不同步的问题。考虑这样一种情况:一个列表里所有元素都是0,线程”set”从后向前把所有元素改成1,而线程”print”负责从前往后读取列表并打印。 那么,可能线程”set”开始改的时候,线程”print”便来打印列表了,输出就成了一半0一半1,这就是数据的不同步。为了避免这种情况,引入了锁的概念。 锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如”set”要访问共享数据时,必须先获得锁定;如果已经有别的线程比如”print”获得锁定了,那么就让线程”set”暂停,也就是同步阻塞;等到线程”print”访问完毕,释放锁以后,再让线程”set”继续。 经过这样的处理,打印列表时要么全部输出0,要么全部输出1,不会再出现一半0一半1的尴尬场面。
线程优先级队列( Queue)
Python的Queue模块中提供了同步的、线程安全的队列类,包括FIFO(先入先出)队列Queue,LIFO(后入先出)队列LifoQueue,和优先级队列PriorityQueue。这些队列都实现了锁原语,能够在多线程中直接使用。可以使用队列来实现线程间的同步。
Queue模块中的常用方法:
Queue.qsize()
返回队列的大小
Queue.empty()
如果队列为空,返回True,反之False
Queue.full()
如果队列满了,返回True,反之False
Queue.full
与 maxsize
大小对应
Queue.get([block[, timeout]])
获取队列,timeout等待时间
Queue.get_nowait()
相当Queue.get(False)
Queue.put(item)
写入队列,timeout等待时间
Queue.put_nowait(item)
相当Queue.put(item, False)
Queue.task_done()
在完成一项工作之后,Queue.task_done()
函数向任务已经完成的队列发送一个信号
Queue.join()
实际上意味着等到队列为空,再执行别的操作