Python 列表是否线程安全?

简介: Python中的列表不是线程安全的,在多线程环境下,对列表的操作可能会导致数据冲突或错误。但是,并非所有列表操作都是线程不安全的。如果操作是原子的,也就是说不能被线程调度机制打断,那么就没有问题。比如L.append(x)和L.pop()就是原子操作,所以是thread安全。如果操作不是原子的,或者涉及修改多个列表元素,那么就需要使用锁或者其他同步机制来保证线程安全。例如,L[i] = L[j] 和 L.append(L[- 1]) 不是原子操作,因此它们可能会导致冲突。可以使用 dis 模块来检查操作是否是原子操作。

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Python中的列表不是线程安全的,在多线程环境下,对列表的操作可能会导致数据冲突或错误。但是,并非所有列表操作都是线程不安全的。如果操作是原子的,也就是说不能被线程调度机制打断,那么就没有问题。比如L.append(x)和L.pop()就是原子操作,所以是thread安全。如果操作不是原子的,或者涉及修改多个列表元素,那么就需要使用锁或者其他同步机制来保证线程安全。例如,L[i] = L[j] 和 L.append(L[- 1]) 不是原子操作,因此它们可能会导致冲突。可以使用 dis 模块来检查操作是否是原子操作。

例如下面就是多线程非安全操作:

# 导入线程模块和dis模块importthreadingimportdis# 定义一个列表L= [1, 2, 3, 4]
# 定义一个函数,用于对列表进行非原子操作defswap(i, j):
# 交换L[i]和L[j]的值L[i], L[j] =L[j], L[i]
# 定义一个函数,用于检查操作是否是原子操作defcheck_atomic(func):
# 使用dis模块的dis函数打印操作的字节码print(dis.dis(func))
# 创建两个线程,分别执行swap(0, 1)和swap(2, 3)t1=threading.Thread(target=swap, args=(0, 1))
t2=threading.Thread(target=swap, args=(2, 3))
# 启动线程t1.start()
t2.start()
# 等待线程结束t1.join()
t2.join()
# 打印列表的结果print(L)
# 检查swap函数是否是原子操作check_atomic(swap)

输出结果可能是:

[2, 1, 4, 3]
100LOAD_FAST0 (i)
2LOAD_FAST1 (j)
4ROT_TWO6LOAD_GLOBAL0 (L)
8STORE_SUBSCR1110LOAD_GLOBAL0 (L)
12LOAD_FAST1 (j)
14BINARY_SUBSCR16LOAD_GLOBAL0 (L)
18LOAD_FAST0 (i)
20BINARY_SUBSCR22ROT_TWO24LOAD_GLOBAL0 (L)
26STORE_SUBSCR28LOAD_CONST0 (None)
30RETURN_VALUENone

可以看到,swap函数不是一个原子操作,因为它包含了多个字节码指令,而且涉及到对列表元素的修改。这样的操作在多线程环境下可能会导致数据冲突或错误。

下面是一个原子操作,因此是线程安全:

# 导入线程模块、dis模块和requests模块importthreadingimportdisimportrequests# 定义一个列表L= []
# 定义一个函数,用于对列表进行原子操作defappend(x):
# 向列表末尾添加元素xL.append(x)
# 定义一个函数,用于检查操作是否是原子操作defcheck_atomic(func):
# 使用dis模块的dis函数打印操作的字节码print(dis.dis(func))
# 定义一个函数,用于通过代理IP的用户名和密码方式进行网络传递defsend(proxy, username, password):
# 设置代理IP的地址和端口proxy_url=f"http://{username}:{password}@{proxy}"# 设置代理IP的参数proxies= {
"http": proxy_url,
"https": proxy_url,
    }
# 设置要传递的数据,这里假设是列表的长度data= {"length": len(L)}
# 设置要传递的目标网址,这里假设是httpbin.org/posturl="http://httpbin.org/post"# 使用requests模块的post方法发送数据,并打印响应结果response=requests.post(url, data=data, proxies=proxies)
print(response.text)
# 创建四个线程,分别执行append(1)、append(2)、append(3)和append(4)t1=threading.Thread(target=append, args=(1,))
t2=threading.Thread(target=append, args=(2,))
t3=threading.Thread(target=append, args=(3,))
t4=threading.Thread(target=append, args=(4,))
# 启动线程t1.start()
t2.start()
t3.start()
t4.start()
# 等待线程结束t1.join()
t2.join()
t3.join()
t4.join()
# 打印列表的结果print(L)
# 检查append函数是否是原子操作check_atomic(append)
# 亿牛云(动态转发隧道代理) 爬虫代理加强版 设置代理信息proxy="www.16yun.cn:8080"username="16YUN"password="16IP"# 通过代理IP的用户名和密码方式进行网络传递send(proxy, username, password)

输出结果可能是:

[1, 2, 3, 4]
100LOAD_GLOBAL0 (L)
2LOAD_METHOD1 (append)
4LOAD_FAST0 (x)
6CALL_METHOD18POP_TOP10LOAD_CONST0 (None)
12RETURN_VALUENone{
"args": {},
"data": "",
"files": {},
"form": {
"length": "4"  },
"headers": {
"Accept": "*/*",
"Accept-Encoding": "gzip, deflate",
"Content-Length": "9",
"Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded",
"Host": "httpbin.org",
"User-Agent": "python-requests/2.26.0",
"X-Amzn-Trace-Id": "Root=1-61c6f5a9-7d8c6c7b9a5f8f7c5e9a6b8b"  },
"json": null,
"origin": "123.456.789.10",
"url": "http://httpbin.org/post"}

以看到,append函数是一个原子操作,因为它只包含了一个字节码指令,而且不涉及到对列表元素的修改。这样的操作在多线程环境下不会导致数据冲突或错误。另外通过代理IP的用户名和密码方式成功地将列表的长度传递给了目标网址,并得到了响应结果。

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