本文實(shí)例講述了Python多線程原理與用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

多線程（英語(yǔ)：multithreading），是指從軟件或者硬件上實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行的技術(shù)。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時(shí)間執(zhí)行多于一個(gè)線程，進(jìn)而提升整體處理性能。具有這種能力的系統(tǒng)包括對(duì)稱(chēng)多處理機(jī)、多核心處理器以及芯片級(jí)多處理（Chip-level multithreading）或同時(shí)多線程（Simultaneous multithreading）處理器。[1] 在一個(gè)程序中，這些獨(dú)立運(yùn)行的程序片段叫作“線程”（Thread），利用它編程的概念就叫作“多線程處理（Multithreading）”。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時(shí)間執(zhí)行多于一個(gè)線程（臺(tái)灣譯作“執(zhí)行緒”），進(jìn)而提升整體處理性能。

創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程

import threading
def runtask(name):
  print("%s線程已啟動(dòng)"%name)
t = threading.Thread(target=runtask,args=("task1",))  # args因?yàn)槭且粋€(gè)元組，所以必須這樣寫(xiě),否則運(yùn)行將報(bào)錯(cuò)
t.start()

join

等待當(dāng)前線程執(zhí)行完畢

import threading
import time
def runtask(name):
  print("%s線程已啟動(dòng)"%name)
  time.sleep(2)
t = threading.Thread(target=runtask,args=("task1",))
t.start()
t.join()
print("abc")  # 過(guò)了2s才會(huì)打印，若無(wú)等待將看不到等待2s的效果

setDaemon(True)

將線程設(shè)置為守護(hù)線程。若設(shè)置為守護(hù)線程，主線程結(jié)束后，子線程也將結(jié)束，并且主線程不會(huì)理會(huì)子線程是否結(jié)束，主線程不會(huì)等待子線程結(jié)束完后才結(jié)束。若沒(méi)有設(shè)置為守護(hù)線程，主線程會(huì)等待子線程結(jié)束后才會(huì)結(jié)束。

active_count

程序的線程數(shù)量，數(shù)量=主線程+子線程數(shù)量

Lock(互斥鎖)

Python編程中，引入了對(duì)象互斥鎖的概念，來(lái)保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于一個(gè)可稱(chēng)為” 互斥鎖” 的標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記用來(lái)保證在任一時(shí)刻，只能有一個(gè)線程訪問(wèn)該對(duì)象。在Python中我們使用threading模塊提供的Lock類(lèi)。

import threading,time
def runtask(name):
  global count
  time.sleep(1)
  lock.acquire()   # 獲取鎖資源，并返回是否獲取成功
  count+=1
  print(name,count)
  lock.release()   # 釋放資源
count = 0
lock = threading.Lock()   # 互斥鎖
for index in range(50):
  t = threading.Thread(target=runtask,args=("thread%d"%index,))
  t.start()

上面這段代碼如果沒(méi)有加上互斥鎖，在Python2.x中執(zhí)行的結(jié)果將會(huì)是亂的。在Python3.x中執(zhí)行卻總是正確的，似乎是自動(dòng)為其加了鎖

RLock(遞歸鎖，可重入鎖)

當(dāng)一個(gè)線程中遇到鎖嵌套情況該怎么辦，又會(huì)遇到什么情況？

def run1():
  global count1
  lock.acquire()
  count1 += 1
  lock.release()
  return count1
def run2():
  global count2
  lock.acquire()
  count2 += 1
  lock.release()
  return count2
def runtask():
  lock.acquire()
  r1 = run1()
  print("="*30)
  r2 = run2()
  lock.release()
  print(r1,r2)
count1,count2 = 0,0
lock = threading.Lock()
for index in range(50):
  t = threading.Thread(target=runtask,)
  t.start()

這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的線程鎖死案例，程序?qū)⒈豢ㄋ?，停止不?dòng)。為了解決這一情況，Python提供了遞歸鎖RLock(可重入鎖)。這個(gè)RLock內(nèi)部維護(hù)著一個(gè)Lock和一個(gè)counter變量，counter記錄了acquire的次數(shù)，從而使得資源可以被多次require。直到一個(gè)線程所有的acquire都被release，其他的線程才能獲得資源。上面的代碼只需做一些小小的改動(dòng)

lock = threading.Lock()

修改為:

lock = threading.RLock()

那么程序?qū)⒉粫?huì)發(fā)生死鎖情況。

最大可執(zhí)行線程

threading.BoundedSemaphore(5)設(shè)置可同時(shí)執(zhí)行的最大線程數(shù)為5個(gè)，后面的線程需排隊(duì)等待前面的線程執(zhí)行完畢

import time,threading
def runtask(name):
  global num
  semaphore.acquire()
  time.sleep(1)
  num += 1
  semaphore.release()
  print(name,num)
num = 0
semaphore = threading.BoundedSemaphore(5)
for index in range(50):
  t = threading.Thread(target=runtask,args=("線程%s"%index,))
  t.start()

執(zhí)行效果:

可以看出上面的程序是每次只有5個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，其他線程需等待前面的線程執(zhí)行完畢,這就是最大可執(zhí)行線程。

Event

Python提供了Event對(duì)象用于線程間通信，它是由線程設(shè)置的信號(hào)標(biāo)志，如果信號(hào)標(biāo)志位為假，則線程等待直到信號(hào)被其他線程設(shè)置成真。Event中提供了四個(gè)重要的方法來(lái)滿足基本的需求。

• - clear：清除標(biāo)記
• - set：設(shè)置標(biāo)記
• - is_set：是否被標(biāo)記
• - wait：等待被標(biāo)記

代碼示例：

import threading,time
def lighter():
  num = 0
  event.set()   # 設(shè)置標(biāo)記
  while True:
    if num >= 5 and num < 10:
      event.clear()  # 清除標(biāo)記
      print("紅燈亮起，車(chē)輛禁止通行")
    if num >= 10:
      event.set()   # 設(shè)置標(biāo)記
      print("綠燈亮起，車(chē)輛可以通行")
      num = 0
    num += 1
    time.sleep(1)
def car():
  while True:
    if event.is_set():
      print("車(chē)輛正在跑...")
    else:
      print("車(chē)輛停下了")
      event.wait()
    time.sleep(1)
event = threading.Event()
t1 = threading.Thread(target=lighter,)
t2 = threading.Thread(target=car,)
t1.start()
t2.start()

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的紅燈停綠燈行案例。初始設(shè)置為綠燈并標(biāo)記，車(chē)輛看到標(biāo)記后通行，當(dāng)紅燈亮起的時(shí)候取消標(biāo)記，車(chē)輛看到?jīng)]有標(biāo)記時(shí)停下，等待標(biāo)記。

Queue隊(duì)列

使任務(wù)按照某一種特定順序有條不紊的進(jìn)行。下面介紹幾種常用的隊(duì)列:

• - queue.Queue()：先進(jìn)先出
• - queue.LifoQueue()：先進(jìn)后出
• - queue.PriorityQueue：優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)的值越小，越先執(zhí)行

下面介紹幾種常用的方法:

• - get()：獲取item,如果隊(duì)列已經(jīng)取空將會(huì)卡住。可設(shè)置timeout參數(shù)，給定一個(gè)超時(shí)的值，或者設(shè)置參數(shù)block=False,隊(duì)列空直接拋異常
• - get_nowait()：b獲取item。如果隊(duì)列取空了，將會(huì)直接拋異常
• - put()：放入隊(duì)列
• - empty()：隊(duì)列是否為空
• - qsize()：獲取隊(duì)列的item數(shù)量

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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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