Python多线程threading进阶笔记

简介:

1.创建threading.Thread对象实现多线程:

创建一个threading.Thread对象,在它的初始化函数(__init__)中将可调用对象作为参数传入

引入threadring来同时播放音乐和视频:

#coding=utf-8
import threading
from time import ctime,sleep


def music(func):
    for i in range(2):
        print ("I was listening to %s. %s\n" %(func,ctime()))
        sleep(1)

def move(func):
    for i in range(2):
        print ("I was at the %s! %s\n" %(func,ctime()))
        sleep(5)

threads = []
t1 = threading.Thread(target=music,args=(u'爱情买卖',))
threads.append(t1)
t2 = threading.Thread(target=move,args=(u'阿凡达',))
threads.append(t2)

if __name__ == '__main__':
    for t in threads:
        t.setDaemon(True)
        t.start()

    print ("all over %s" %ctime())

import threading

首先导入threading 模块,这是使用多线程的前提。

threads = []

t1 = threading.Thread(target=music,args=(u'爱情买卖',))

threads.append(t1)

  创建了threads数组,创建线程t1,使用threading.Thread()方法,在这个方法中调用music方法target=music,args方法对music进行传参。 把创建好的线程t1装到threads数组中。

  接着以同样的方式创建线程t2,并把t2也装到threads数组。

for t in threads:

  t.setDaemon(True)

  t.start()

最后通过for循环遍历数组。(数组被装载了t1和t2两个线程)

setDaemon()

  setDaemon(True)将线程声明为守护线程,必须在start() 方法调用之前设置,如果不设置为守护线程程序会被无限挂起。子线程启动后,父线程也继续执行下去,当父线程执行完最后一条语句print "all over %s" %ctime()后,没有等待子线程,直接就退出了,同时子线程也一同结束。

start()

开始线程活动。

运行结果:

>>> ========================= RESTART ================================
>>> 
I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 12:51:45 2014 
I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 12:51:45 2014  
all over Thu Apr 17 12:51:45 2014

从执行结果来看,子线程(muisc 、move )和主线程(print "all over %s" %ctime())都是同一时间启动,但由于主线程执行完结束,所以导致子线程也终止。 

继续调整程序:

...
if __name__ == '__main__':
    for t in threads:
        t.setDaemon(True)
        t.start()
    
    t.join()

    print "all over %s" %ctime()

我们只对上面的程序加了个join()方法,用于等待线程终止。join()的作用是,在子线程完成运行之前,这个子线程的父线程将一直被阻塞。

  注意:  join()方法的位置是在for循环外的,也就是说必须等待for循环里的两个进程都结束后,才去执行主进程。

运行结果:

>>> ========================= RESTART ================================
>>> 
I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:04:11 2014  
I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:04:11 2014

I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:04:12 2014
I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:04:16 2014
all over Thu Apr 17 13:04:21 2014

从执行结果可看到,music 和move 是同时启动的。

  开始时间4分11秒,直到调用主进程为4分22秒,总耗时为10秒。从单线程时减少了2秒,我们可以把music的sleep()的时间调整为4秒。

...
def music(func):
    for i in range(2):
        print "I was listening to %s. %s" %(func,ctime())
        sleep(4)
...

执行结果:

>>> ====================== RESTART ================================
>>> 
I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:11:27 2014
I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:11:27 2014

I was listening to 爱情买卖. Thu Apr 17 13:11:31 2014
I was at the 阿凡达! Thu Apr 17 13:11:32 2014
all over Thu Apr 17 13:11:37 2014

子线程启动11分27秒,主线程运行11分37秒。

虽然music每首歌曲从1秒延长到了4 ,但通多程线的方式运行脚本,总的时间没变化。

2.继承Thread类实现多线程

下面分别举例说明。先来看看通过继承threading.Thread类来创建线程的例子:

#coding=utf-8
import threading, time
count = 0
class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, lock, threadName):
        '''
        @summary: 初始化对象。
        @param lock: 琐对象。
        @param threadName: 线程名称。
        '''
        super(Counter, self).__init__(name = threadName)  #注意:一定要显式的调用父类的初始化函数。
        self.lock = lock
    
    def run(self):
        '''
        @summary: 重写父类run方法,在线程启动后执行该方法内的代码。
        '''
        global count
        self.lock.acquire()
        for i in range(10000):
            count = count + 1
        self.lock.release()
lock = threading.Lock()
for i in range(5): 
    Counter(lock, "thread-" + str(i)).start()
time.sleep(2)	#确保线程都执行完毕
print (count)

在代码中,我们创建了一个Counter类,它继承了threading.Thread。初始化函数接收两个参数,一个是琐对象,另一个是线程的名称。在Counter中,重写了从父类继承的run方法,run方法将一个全局变量逐一的增加10000。在接下来的代码中,创建了五个Counter对象,分别调用其start方法。最后打印结果。这里要说明一下run方法 和start方法: 它们都是从Thread继承而来的,run()方法将在线程开启后执行,可以把相关的逻辑写到run方法中;start()方法用于启动线程。

3.Thread类

Thread类还定义了以下常用方法与属性:

Thread.getName()

Thread.setName()

Thread.name

用于获取和设置线程的名称。

Thread.ident

获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数,只有在调用了start()方法之后该属性才有效,否则它只返回None。

Thread.is_alive()

Thread.isAlive()

判断线程是否是激活的(alive)。从调用start()方法启动线程,到run()方法执行完毕或遇到未处理异常而中断 这段时间内,线程是激活的。

Thread.join([timeout])

调用Thread.join将会使主调线程堵塞,直到被调用线程运行结束或超时。参数timeout是一个数值类型,表示超时时间,如果未提供该参数,那么主调线程将一直堵塞到被调线程结束。下面举个例子说明join()的使用:

import threading, time
def doWaiting():
    print ('start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S'))
    time.sleep(3)
    print ('stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S'))
thread1 = threading.Thread(target = doWaiting)
thread1.start()
time.sleep(1)  #确保线程thread1已经启动
print ('start join')
thread1.join()	#将一直堵塞,直到thread1运行结束。
print ('end join')

threading.RLock和threading.Lock

在threading模块中,定义两种类型的琐:threading.Lock和threading.RLock。它们之间有一点细微的区别,通过比较下面两段代码来说明:

import threading
lock = threading.Lock()	#Lock对象
lock.acquire()
lock.acquire()  #产生了死琐。
lock.release()
lock.release()
import threading
rLock = threading.RLock()  #RLock对象
rLock.acquire()
rLock.acquire()	#在同一线程内,程序不会堵塞。
rLock.release()
rLock.release()

这两种琐的主要区别是:RLock允许在同一线程中被多次acquire。而Lock却不允许这种情况。注意:如果使用RLock,那么acquire和release必须成对出现,即调用了n次acquire,必须调用n次的release才能真正释放所占用的琐。

threading.Condition

可以把Condiftion理解为一把高级的琐,它提供了比Lock, RLock更高级的功能,允许我们能够控制复杂的线程同步问题。threadiong.Condition在内部维护一个琐对象(默认是RLock),可以在创建Condigtion对象的时候把琐对象作为参数传入。Condition也提供了acquire, release方法,其含义与琐的acquire, release方法一致,其实它只是简单的调用内部琐对象的对应的方法而已。Condition还提供了如下方法(特别要注意:这些方法只有在占用琐(acquire)之后才能调用,否则将会报RuntimeError异常。):

Condition.wait([timeout]):

wait方法释放内部所占用的琐,同时线程被挂起,直至接收到通知被唤醒或超时(如果提供了timeout参数的话)。当线程被唤醒并重新占有琐的时候,程序才会继续执行下去。

Condition.notify():

唤醒一个挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:notify()方法不会释放所占用的琐。

Condition.notify_all()

Condition.notifyAll()

唤醒所有挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:这些方法不会释放所占用的琐。

现在写个捉迷藏的游戏来具体介绍threading.Condition的基本使用。假设这个游戏由两个人来玩,一个藏(Hider),一个找(Seeker)。游戏的规则如下:1. 游戏开始之后,Seeker先把自己眼睛蒙上,蒙上眼睛后,就通知Hider;2. Hider接收通知后开始找地方将自己藏起来,藏好之后,再通知Seeker可以找了; 3. Seeker接收到通知之后,就开始找Hider。Hider和Seeker都是独立的个体,在程序中用两个独立的线程来表示,在游戏过程中,两者之间的行为有一定的时序关系,我们通过Condition来控制这种时序关系。

#---- Condition
#---- 捉迷藏的游戏
import threading, time
class Hider(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Hider, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    
    def run(self):
        time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法   
        
        self.cond.acquire() #b    
        print (self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了')
        self.cond.notify()
        self.cond.wait() #c    
                         #f 
        print (self.name + ': 我找到你了 ~_~')
        self.cond.notify()
        self.cond.release()
                            #g
        print (self.name + ': 我赢了')   #h
        
class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Seeker, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    def run(self):
        self.cond.acquire()
        self.cond.wait()    #a    #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占有琐。
                            #d
        print (self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧')
        self.cond.notify()
        self.cond.wait()    #e
                            #h
        self.cond.release() 
        print (self.name + ': 被你找到了,哎~~~')
        
cond = threading.Condition()
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Event

Event实现与Condition类似的功能,不过比Condition简单一点。它通过维护内部的标识符来实现线程间的同步问题。(threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent类实现同样的功能。)

Event.wait([timeout])

堵塞线程,直到Event对象内部标识位被设为True或超时(如果提供了参数timeout)。

Event.set()

将标识位设为Ture

Event.clear()

将标识伴设为False。

Event.isSet()

判断标识位是否为Ture。

下面使用Event来实现捉迷藏的游戏(可能用Event来实现不是很形象)

#---- Event
#---- 捉迷藏的游戏
import threading, time
class Hider(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Hider, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    
    def run(self):
        time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法   
        
        print (self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了')
        
        self.cond.set()
        
        time.sleep(1)   
        
        self.cond.wait()
        print (self.name + ': 我找到你了 ~_~')
        
        self.cond.set()
                            
        print (self.name + ': 我赢了')
        
class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Seeker, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    def run(self):
        self.cond.wait()
                        
        print (self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧')
        self.cond.set()
        
        time.sleep(1)
        self.cond.wait()
                            
        print (self.name + ': 被你找到了,哎~~~')
        
cond = threading.Event()
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Timer

threading.Timer是threading.Thread的子类,可以在指定时间间隔后执行某个操作。下面是Python手册上提供的一个例子:

def hello():
    print ("hello, world")
t = Timer(3, hello)
t.start() # 3秒钟之后执行hello函数。

threading常用的方法:

threading.active_count()

threading.activeCount()

获取当前活动的(alive)线程的个数。

threading.current_thread()

threading.currentThread()

获取当前的线程对象(Thread object)。

threading.enumerate()

获取当前所有活动线程的列表。

threading.settrace(func)

设置一个跟踪函数,用于在run()执行之前被调用。

threading.setprofile(func)

设置一个跟踪函数,用于在run()执行完毕之后调用。

threading模块的内容很多,更多内容可以参考官方,猛戳这里

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