python|初始线程以及线程阻塞

本文所依赖的环境为:

进程和线程的概念

进程概念

我们想运行一个程序，首先会将该程序从存储介质上通过IO总线加载进内存中，而后再通过cpu进行调度。这个时候，我么么将这个正在运行的程序称之为进程，它有内存地址、内存空间、数据栈等等信息，进程之间通信一般称之为IPC，常见的方法有 管道、消息队列、套接字等。

线程概念

而线程则不同，线程是在进程中运行的，一个进程至少有一个线程。在单个cpu中，同一时刻一个进程只有一个线程在工作，其他则被挂起，也称之为睡眠。由于线程属于进程，所以会共享进程的内存信息。线程之间通信不仅可以使用共享内存来通信，依然可以使用 如 管道、消息队列、套接字等。

线程优缺点

多线程是一种并发方式，优点为可以同时执行多个任务，用于提升时间和效率。

比如，我们想写一个python服务器下载电影，一次只能下载一部，若我们使用多线程后，可以一次"同时"下载n部，从而提升了效率。

但是有些事多线程不能做的，并发冲突是其中一种。比如掘金点赞功能，如果没有对点赞这个变量进行并发控制，可能会出现数据不一致的情况。

在python中如何使用线程

在使用python写多线程之前，先来看一个小案例，假设我们使用python写了一个下载电影的程序。

import time
def downloadMovie(i):
    print("%s 开始下载编号为%s电影中。。。" % (time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()), str(i)))
    time.sleep(5)
    print("%s 编号为%s电影下载完毕" % (time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()), str(i)))
def main():
    for i in range(5):
        downloadMovie(i)
if __name__ == '__main__':
    main()

我们假设模拟下载电影的一个程序，下载过程使用time.sleep代替。在没有使用多线程的时候，它的执行过程如下:

可以看到，它是顺序执行的，需要等上一部下载完毕，才能开始下载下一部。

如果使用线程来做该需求呢？ 我们可以这样来写：

import time
import threading
def downloadMovie(i):
    print("%s 开始下载编号为%s电影中。。。" % (time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()), str(i)))
    time.sleep(5)
    print("%s 编号为%s电影下载完毕" % (time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()), str(i)))
def main():
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=downloadMovie,args=(i,))
        t.start()
if __name__ == '__main__':
    main()

上述代码，在原始代码基础上，我们引入了threading库，在循环中使用Thread来做线程的实例化对象，我们需要传入target 和args，target需要传入函数名称，args需要传入参数，注意这里参数需要传入可迭代的对象，所以当只有一个参数的时候，也需要在后面加一个,。最后使用start方法让其开始执行。

运行后的效果如下：

可以发现，我们程序几乎同步的打印下载开始，也几乎同时打印下载完毕。

总结起来发现，我们线程启动一个线程，是不是非常简单呢？只需要引入threading模块，定义Thread来做对象，最后使用start()运行即可。

线程阻塞也很重要

线程直接跑就完了呗，为什么还需要阻塞呢？我们这里做一个简单的需求：上面的代码改改，我们下载完视频后，要压缩一下，由于只讨论线程，所以就只用print代替操作，我们可以这样操作:

在上面的基础上，我们增加了2个步骤，1: 是将下载好的文件放入列表fileList中，2. 最后开始遍历fileList文件，进行压缩，最后打印一个压缩完毕，看起来没什么问题吧？

那我们来运行一下一下呢?

额。。。这个很显然不符合我们的预期，我们还没下载文件完毕，怎么就开始压缩了呢，而且压缩完毕了，再输出的文件下载完毕，这是为什么呢？

这是因为线程在启动后，如果我们不去设置阻塞，他就会一直执行下去，就拿我们刚才的案例来看，我们可以将其理解为:

看上图，我们启动线程后，它就放在后台了，我们就立马执行遍历fileList步骤，但是这个时候恰恰fileList是空的，所以我们压缩了空文件，压缩完毕后，文件才下载完毕。

这个时候我们就需要等线程执行完毕之后，再执行下面的语句了，否则执行完了没意义，所以这个时候就需要引入线程阻塞了，我们需要将下载的线程全部执行完毕后，再开始压缩文件，只需要线程增加一个join方法即可，代码修改如下:

在原先的基础上，我们需要先定义一个线程池，用于放已经执行了的线程，而后再遍历该线程池，每一个都设置阻塞，这样就会等所有线程都执行完毕了，再进行后面的操作，由于我们后面是压缩需要用到前面的结果，所以阻塞是必不可少的，程序执行结果为:

这个流程图可以理解为这样的:

现在你知道阻塞有什么用了吧。

总结

今天介绍了一下python的多线程，这里只是简单的使用threading库，在python中，多线程的库不仅于此，还有thread、Queue等。最后举了一个很简单的例子来说明线程阻塞的重要性。