python - 线程
一,线程和python1,理论知识全局解释器锁GILPython代码的执行由Python虚拟机(也叫解释器主循环)来控制。Python在设计之初就考虑到要在主循环中,同时只有一个线程在执行。虽然 Python 解释器中可以“运行”多个线程,但在任意时刻只有一个线程在解释器中运行。 对Python虚拟机的访问由全局解释器锁(GIL)来控制,正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。 在多线程环境中,Python 虚拟机按以下方式执行: a、设置 GIL; b、切换到一个线程去运行; c、运行指定数量的字节码指令或者线程主动让出控制(可以调用 time.sleep(0)); d、把线程设置为睡眠状态; e、解锁 GIL; d、再次重复以上所有步骤。 在调用外部代码(如 C/C++扩展函数)的时候,GIL将会被锁定,直到这个函数结束为止(由于在这期间没有Python的字节码被运行,所以不会做线程切换)编写扩展的程序员可以主动解锁GIL。 python线程模块的选择Python提供了几个用于多线程编程的模块,包括thread、threading和Queue等。thread和threading模块允许程序员创建和管理线程。thread模块提供了基本的线程和锁的支持,threading提供了更高级别、功能更强的线程管理的功能。Queue模块允许用户创建一个可以用于多个线程之间共享数据的队列数据结构。 避免使用thread模块,因为更高级别的threading模块更为先进,对线程的支持更为完善,而且使用thread模块里的属性有可能会与threading出现冲突;其次低级别的thread模块的同步原语很少(实际上只有一个),而threading模块则有很多;再者,thread模块中当主线程结束时,所有的线程都会被强制结束掉,没有警告也不会有正常的清除工作,至少threading模块能确保重要的子线程退出后进程才退出。? thread模块不支持守护线程,当主线程退出时,所有的子线程不论它们是否还在工作,都会被强行退出。而threading模块支持守护线程,守护线程一般是一个等待客户请求的服务器,如果没有客户提出请求它就在那等着,如果设定一个线程为守护线程,就表示这个线程是不重要的,在进程退出的时候,不用等待这个线程退出。 2,threading模块multiprocess模块的完全模仿了threading模块的接口,二者在使用层面,有很大的相似性,因而不再详细介绍() 线程的创建Threading.Thread类线程的创建 threading 2( %<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
t=Thread(target=sayhi,args=(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">egon<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">,)) t.start() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">主线程<span style="color: #800000;">') threading =2( %<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
t = Sayhi(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">egon<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">) t.start() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">主线程<span style="color: #800000;">') 多线程与多进程 threading multiprocessing <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> work():
<span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">hello<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">,os.getpid()) <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">: <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">part1:在主进程下开启多个线程,每个线程都跟主进程的pid一样 t1=Thread(target=<span style="color: #000000;">work) t2=Thread(target=<span style="color: #000000;">work) t1.start() t2.start() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">主线程/主进程pid<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">,os.getpid())
threading multiprocessing <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> work():
<span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">hello<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">: <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">在主进程下开启线程 t=Thread(target=<span style="color: #000000;">work) t.start() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">主线程/主进程<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">) <span style="color: #800000;">'''<span style="color: #800000;"> 打印结果: hello 主线程/主进程 <span style="color: #800000;">'''
threading multiprocessing =<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
<span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;"> n=100 <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;"> p=Process(target=work) <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;"> p.start() <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;"> p.join() <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;"> print('主',n) #毫无疑问子进程p已经将自己的全局的n改成了0,但改的仅仅是它自己的,查看父进程的n仍然为100 <span style="color: #000000;">
练习:多线程实现socket<span style="color: #0000ff;">import<span style="color: #000000;"> socket
s=<span style="color: #000000;">socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) s.bind((<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">127.0.0.1<span style="color: #800000;">',8080<span style="color: #000000;">)) s.listen(5<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> action(conn): <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
s=<span style="color: #000000;">socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.connect((<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">127.0.0.1<span style="color: #800000;">',8080<span style="color: #000000;">)) <span style="color: #0000ff;">while<span style="color: #000000;"> True:
Thread类的其他方法 threading multiprocessing <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> work():
<span style="color: #0000ff;">import<span style="color: #000000;"> time time.sleep(3<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">print<span style="color: #000000;">(threading.current_thread().getName()) <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">: <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">在主进程下开启线程 t=Thread(target=<span style="color: #000000;">work) t.start()
threading 2( %<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
t=Thread(target=sayhi,)) t.start() t.join() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">主线程<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">print<span style="color: #000000;">(t.is_alive()) <span style="color: #800000;">'''<span style="color: #800000;"> egon say hello 主线程 False <span style="color: #800000;">''' 守护线程无论是进程还是线程,都遵循:守护xx会等待主xx运行完毕后被销毁。需要强调的是:运行完毕并非终止运行 threading 2( %<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:
t=Thread(target=sayhi,)) t.setDaemon(True) <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">必须在t.start()之前设置 <span style="color: #000000;"> t.start()
threading (1231(<span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> bar():
<span style="color: #0000ff;">print(456<span style="color: #000000;">) time.sleep(3<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">end456<span style="color: #800000;">"<span style="color: #000000;">) t1 =Thread(target=<span style="color: #000000;">foo)t2=Thread(target=<span style="color: #000000;">bar) t1.daemon =<span style="color: #000000;">Truet1.start() t2.start() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">main-------<span style="color: #800000;">") 3,锁 threading.Lock锁与GIL详情 :? 同步锁 threading =0.1=temp-1
== =100= i range(100=Thread(target= p
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(n) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">结果可能为99</span></pre>
=
threading =0.1=temp-1 == ==100= i range(100=Thread(target= p
</span><span style="color: #0000ff;">print</span>(n) <span style="color: #008000;">#</span><span style="color: #008000;">结果肯定为0,由原来的并发执行变成串行,牺牲了执行效率保证了数据安全</span></pre>
threading ( %=0.5=temp-1
<span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">:n=100<span style="color: #000000;"> lock=<span style="color: #000000;">Lock() threads=<span style="color: #000000;">[] start_time=<span style="color: #000000;">time.time() <span style="color: #0000ff;">for i <span style="color: #0000ff;">in range(100<span style="color: #000000;">): t=Thread(target=<span style="color: #000000;">task) threads.append(t) t.start() <span style="color: #0000ff;">for t <span style="color: #0000ff;">in<span style="color: #000000;"> threads: t.join()
<span style="color: #800000;">'''<span style="color: #800000;"> <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">不加锁:未加锁部分并发执行,加锁部分串行执行,速度慢,数据安全 <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">: <span style="color: #800000;">'''<span style="color: #800000;"> <span style="color: #008000;">#<span style="color: #008000;">有的人可能有疑问:既然加锁会让运行变成串行,那么我在start之后立即使用join,就不用加锁了啊,也是串行的效果啊<span style="color: #008000;"> <span style="color: #008000;">没错:在start之后立刻使用jion,肯定会将100个任务的执行变成串行,毫无疑问,最终n的结果也肯定是0,是安全的,但问题是<span style="color: #008000;"><span style="color: #008000;">start后立即join:任务内的所有代码都是串行执行的,而加锁,只是加锁的部分即修改共享数据的部分是串行的<span style="color: #008000;"><span style="color: #008000;">单从保证数据安全方面,二者都可以实现,但很明显是加锁的效率更高.<span style="color: #0000ff;">from threading <span style="color: #0000ff;">import<span style="color: #000000;"> current_thread,time <span style="color: #0000ff;">if <span style="color: #800080;">name == <span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">main<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">: <span style="color: #800000;">'''<span style="color: #800000;"> 死锁与递归锁进程也有死锁与递归锁,在进程那里忘记说了,放到这里一切说了额 所谓死锁: 是指两个或两个以上的进程或线程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程,如下就是死锁 threading =(123
解决方法,递归锁,在Python中为了支持在同一线程中多次请求同一资源,python提供了可重入锁RLock。 这个RLock内部维护着一个Lock和一个counter变量,counter记录了acquire的次数,从而使得资源可以被多次require。直到一个线程所有的acquire都被release,其他的线程才能获得资源。上面的例子如果使用RLock代替Lock,则不会发生死锁: threading =(123
典型问题:科学家吃面 threading ==(%(%(%<span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> eat2(name):
fork_lock.acquire() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 抢到了叉子<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) time.sleep(1<span style="color: #000000;">) noodle_lock.acquire() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 抢到了面条<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 吃面<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) noodle_lock.release() fork_lock.release() <span style="color: #0000ff;">for name <span style="color: #0000ff;">in [<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">阿尔法博士<span style="color: #800000;">',<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">鲁班<span style="color: #800000;">',<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">霍金<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">]: t1 = Thread(target=eat1,args=<span style="color: #000000;">(name,)) t2 = Thread(target=eat2,)) t1.start() t2.start() threading = noodle_lock =(%(%(%<span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> eat2(name):
fork_lock.acquire() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 抢到了叉子<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) time.sleep(1<span style="color: #000000;">) noodle_lock.acquire() <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 抢到了面条<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">%s 吃面<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> name) noodle_lock.release() fork_lock.release() <span style="color: #0000ff;">for name <span style="color: #0000ff;">in [<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">阿尔法博士<span style="color: #800000;">',)) t1.start() t2.start() 4,信号量同进程的一样 Semaphore管理一个内置的计数器,每当调用acquire()时内置计数器-1;调用release() 时内置计数器+1;计数器不能小于0;当计数器为0时,acquire()将阻塞线程直到其他线程调用release()。 实例:(同时只有5个线程可以获得semaphore,即可以限制最大连接数为5): threading
( %3 == =Semaphore(5 i range(23=Thread(target=
与进程池是完全不同的概念,进程池Pool(4),最大只能产生4个进程,而且从头到尾都只是这四个进程,不会产生新的,而信号量是产生一堆线程/进程
事件同进程的一样 线程的一个关键特性是每个线程都是独立运行且状态不可预测。如果程序中的其 他线程需要通过判断某个线程的状态来确定自己下一步的操作,这时线程同步问题就会变得非常棘手。为了解决这些问题,我们需要使用threading库中的Event对象。 对象包含一个可由线程设置的信号标志,它允许线程等待某些事件的发生。在 初始情况下,Event对象中的信号标志被设置为假。如果有线程等待一个Event对象,而这个Event对象的标志为假,那么这个线程将会被一直阻塞直至该标志为真。一个线程如果将一个Event对象的信号标志设置为真,它将唤醒所有等待这个Event对象的线程。如果一个线程等待一个已经被设置为真的Event对象,那么它将忽略这个事件,继续执行 ==
例如,有多个工作线程尝试链接MySQL,我们想要在链接前确保MySQL服务正常才让那些工作线程去连接MySQL服务器,如果连接不成功,都会去尝试重新连接。那么我们就可以采用threading.Event机制来协调各个工作线程的连接操作 threading <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> conn_mysql(): count=1 <span style="color: #0000ff;">while <span style="color: #0000ff;">not<span style="color: #000000;"> event.is_set(): <span style="color: #0000ff;">if count > 3<span style="color: #000000;">: <span style="color: #0000ff;">raise TimeoutError(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;">链接超时<span style="color: #800000;">'<span style="color: #000000;">) <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;"><%s>第%s次尝试链接<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;"> (threading.current_thread().getName(),count)) event.wait(0.5<span style="color: #000000;">) count+=1 <span style="color: #0000ff;">print(<span style="color: #800000;">'<span style="color: #800000;"><%s>链接成功<span style="color: #800000;">' %<span style="color: #000000;">threading.current_thread().getName()) <span style="color: #0000ff;">def<span style="color: #000000;"> check_mysql(): |