我这样回答多线程并发,面试官非要跟我做朋友!

简介: 我这样回答多线程并发,面试官非要跟我做朋友!

1.单线程执行

Python的内置模块提供了两个线程模块:threading 和thread。

thread:是原生的

threading是扩展的

用法:


变量 = threading.Thread(target = 执行函数)

变量.strart()


举个例子:


import threading
#自定义test函数
def test():
    print("test threading")
#创建一个单线程,来执行test()函数
t = threading.Thread(target= test)
t.start()

结果:


image.png

2.多线程执行

单线程已经会使用,那么多线程还会远吗?

多线程只需要通过循环创建多个线程,并通过循环启动执行就可以了。

我们来看个例子,为了更直观,我把打印的内容修改成打印时间:



import threading
from datetime import *
#自定义test函数
def test():
    now = datetime.now()  #获取当前时间
    print("打印多线程执行时间:",now)
#自定义thr()函数,来执行多线程
def thr():
    threads = []  #自定义一个空的数组,用来存放线程组
    for i in range(10):  #设置循环10次
        t = threading.Thread(target=test)
        threads.append(t)  #把创建的的线程t,装到threads 数组中
    #启动线程
    for t in threads: 
        t.start()
#执行thr()函数进行多并发
if __name__ == "__main__"   :
    thr()

image.png

打印结果:


我们可以看到,我循环执行了10次,这时间相差的太小了,可以忽略不计。

如果,我设置1000次,10000次的话,如果还是这样写,是不是需要等待很长时间?服务器的压力会不会增加?资源消耗会不会增加?

那如何优化呢?

来看这个例子:

我们执行1000次并发,把这1000次拆成50个线程,每个线程循环20次,这样是不是就会快很多?

我们来看看执行效率


修改后代码:

image.png

import threading
from datetime import *
#自定义test函数
def test():
    now = datetime.now()  #获取当前时间
    print("打印多线程执行时间:",now)
#设置50个线程
def looptest():
    for i in range(50):
        test()
#自定义thr()函数,来执行多线程
def thr():
    threads = []  #自定义一个空的数组,用来存放线程组
    for i in range(20):  #设置循环10次
        t = threading.Thread(target=test)
        threads.append(t)  #把创建的的线程t,装到threads 数组中
    #启动线程
    for t in threads:
        t.start()
#执行thr()函数进行多并发
if __name__ == "__main__"   :
    thr()

执行的结果:

image.png

是不是快很多了。


3.守护线程

在了解守护线程之前,先来了解下主线程与子线程的区别。


主线程与子线程的区别:

每个线程都有一个唯一标示符,来区分线程中的主次关系的说法。

线程唯一标示符:Thread.CurrentThread.ManagedThreadID;

・UI界面和Main函数均为主线程。

・被Thread包含的“方法体”或者“委托”均为子线程。

・委托可以包含多个方法体,利用this.Invoke去执行。

・也可以定义多种方法体,放在Thread里面去执行。则此方法・体均为子线程。注意如果要修改UI界面的显示。则需要使用this.Invoke,否则会报异常。

・Main函数为主线程,id标示符与UI界面主线程相等。


对照上面的代码,main()就是主线程,thr()就是子线程。

>>即先启动main(),然后执行thr()启动子线程。


那么,什么是守护线程呢?

>>即当主线程执行完毕后,所有的子线程也被关闭(无论子线程是否执行完成)。默认是不设置守护线程的。


但是我们又为什么要用守护线程呢?

>>说的直接,就是为了防止死循环。

>>因为一个死循环如果不手动停止,我们都知道会一直的循环下去,直到资源耗尽。

那么守护线程的用法是什么呢?

>>setDaemon():默认是 False, 需要改成True才能启用。

举个例子:


import threading
from datetime import *
#自定义test函数
def test():
    x=0
    while (x ==0):    #修改成死循环
        print(datetime.now())
#自定义thr()函数,来执行多线程
def thr():
    threads = []  #自定义一个空的数组,用来存放线程组
    for i in range(20):  #设置循环10次
        t = threading.Thread(target=test)
        threads.append(t)  #把创建的的线程t,装到threads 数组中
        t.setDaemon(True) # 设置守护线程
    #启动线程
    for t in threads:
        t.start()
#执行thr()函数进行多并发
if __name__ == "__main__"   :
    thr()
    print("守护线程功能启用,end")

image.png

注意一点:

setDaemon()必须放在 start()前面才有效果,否则无效果。

守护线程的意义是什么呢?

守护线程的意义在于处理主线程和子线程的关闭工作。


4.阻塞线程

强制程序停止,除了运用守护线程,还可以用到 阻塞线程,

如果说前者是强硬派,那么后者就属于温柔派。

那么我们再来看看阻塞线程;

阻塞线程:通过子线程 join()方法来阻塞线程,

让主线程等待子线程完成之后再往下执行,

等主线程执行完毕后在挂你吧所有子线程。

举个例子:


import threading
from datetime import *
def test():
    x =0
    while(x ==0):
        print(datetime.now())
def thr():
    threads = []
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=test)
        threads.append(t)
        t.setDaemon(True)
    for t in  threads:
        t.start()
for t in threads:
    t.join()
if __name__ == "__main__":
    thr()
    print("阻塞线程功能启动,end")

这段代码,是不是让你有一种想喝(灭)水(火)的冲动??

那就对了,因为不能停止吗~ ~ ~ ~

那,这和什么都不设置不是一样???

莫着急,其实还是有一点区别的:

>>什么都不设置的情况下主线程是执行完的,仅等待子线程执行完,所以会打印end信息

>>而两个都设置的情况下,主线程会因为等待子线程结束而不往下执行,主线程无法执行完成,所以也就是无法关闭子线程,不会打印end信息


对于死循环这种情况,可以在join()设置timeout来控制

即,我们来设置个2秒钟,


for t in threads:
        t.join(2)

但是你执行之后,会发现,为啥不是2秒停止,而是20秒才停止,是因为我们执行了10个线程, 而每个线程执行2秒,故10个线程timeout时间就是20秒。

是不是不太讲究,哎~~没办法,就顺了吧!!


那么阻塞线程的意义是啥呢?

>>阻塞线程的意义在于控制子线程与主线程的执行顺序!


5.并发测试框架

最后,来up一个并发测试框架,

算是今天学习的一个完美的收尾。

没有什么好说的,直接上代码。


# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@ auth : carl_DJ
@ time : 2020-6-8
"""
import threading
from datetime import *
#自定义全局变量需要的线程数,20
thread_num = 20
#自定义全局变量每个线程需要循环的数量,10
one_work_num = 10
#自定义函数test()
def test():
    #编写测试代码
    now = datetime.now()
    print("打印时间戳:",now)
    #设置死循环
    #x =0
    #while (x ==1):
    #    print("打印时间戳:",now)
def working():
    # 引用全局变量
    global one_work_num
    #嵌套执行指定循环次数的 test()函数
    for i in range(0,one_work_num):
        test()
#自定义thr()函数,来执行多线程
def thr():
    #自定义一个空的数组,用来存放线程组
    threads = []
    #设置循环次数为thread_num
    for i in  range(thread_num):
        #将working()函数放入到线程中
        t =threading.Thread(target=working,name="T" + str(i))
        #设置守护线程
        t.setDaemon(True)
        threads.append(t)
    #启动线程并执行
    for t in threads:
        t.start()
    #设置阻塞线程
    for t in  threads:
        t.join(2)
if __name__ == "__main__":
    thr()
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