python多线程间的资源竞争、互斥锁与死锁

简介: python多线程间的资源竞争、互斥锁与死锁

多线程间的资源竞争

以下列task1(),task2()两个函数为例,分别将对全局变量num加一重复一千万次循环(数据大一些,太小的话执行太快,达不到验证的效果)。

import threading
import time

num = 0


def task1(nums):
    global num
    for i in range(nums):
        num += 1

    print("task1---num=%d" % num)


def task2(nums):
    global num
    for i in range(nums):
        num += 1
    print("task2---num=%d" % num)


if __name__ == '__main__':
    nums = 10000000
    t1 = threading.Thread(target=task1, args=(nums,))
    t2 = threading.Thread(target=task2, args=(nums,))

    t1.start()
    t2.start()
    # 因为主线程不会等子线程执行完就会执行,所以这里延迟五秒,确保最后执行。
    time.sleep(5)
    print("main----num=%d" % num)

程序运行结果:
在这里插入图片描述
如图,输出结果比较混乱,既没有一千万,最终结果也不是二千万。因为多线程运行时出现了资源竞争,即可以理解为,每个函数运行的时间都不确定,且互相影响,
如从初始值0开始,假设t1的线程先执行,执行到+1后,此时的num=1还未存储,然后即被叫停,t2开始执行,去获取num,获取到的num等于初始值0,然后其执行了+1并存储,存储后num=1,然后t2停止t1继续,再次存储num=1。即加了两次1,但是num还是只等于1。
因为t1和t2谁来运行的分配是完全随机的,所以最后加了两千万次1后值是小于2000万的。

解决此类问题,可以使用到互斥锁


互斥锁

  • 某个线程要更改共享数据时,先将其锁定,此时资源的状态为"锁定",其他线程不能改变,只到该线程释放资源,将资源的状态变成"非锁定",其他的线程才能再次锁定该资源。
  • 互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作,从而保证了多线程情况下数据的正确性。

互斥锁示例

创建一把锁:

mutex = threading.Lock()

mutex.acquire() # 上锁
xxxx锁定的内容xxxxx
mutex.release() # 解锁

将互斥锁加入到上边的代码中如下,则问题得到了解决。

import threading
import time

num = 0


def task1(nums):
    global num
    mutex.acquire()
    for i in range(nums):
        num += 1
    mutex.release()
    print("task1---num=%d" % num)


def task2(nums):
    global num
    mutex.acquire()
    for i in range(nums):
        num += 1
    mutex.release()
    print("task2---num=%d" % num)


if __name__ == '__main__':
    nums = 10000000
    mutex = threading.Lock()
    t1 = threading.Thread(target=task1, args=(nums,))
    t2 = threading.Thread(target=task2, args=(nums,))

    t1.start()
    t2.start()
    # 因为主线程不会等子线程执行完就会执行,所以这里延迟五秒,确保最后执行。
    time.sleep(5)
    print("main----num=%d" % num)

程序运行结果:
在这里插入图片描述

重入锁与不可重入锁

threading.Lock()上的是不可重入锁,即一次只能加一把锁,不能加多把。

threading.Lock()

如果需要同时加多把所,则需加入不可重入锁

创建一把可重入锁:

mutex = threading.RLock()
mutex.acquire() # 上锁
mutex.acquire() # 再上锁
xxxx锁定的内容xxxxx
mutex.release() # 解锁
mutex.release() # 再解锁

其中上锁和解锁的次数必须保持一致。


死锁

在线程间共享多个资源的时候,如果两个线程分别占有一部分资源并且同时等待对方的资源,就会程序堵塞,造成死锁。

  • 死锁一般用不到。
  • 程序设计要尽量避免。
目录
相关文章
|
10月前
|
数据库连接 数据库 Python
Python上下文管理器:告别资源泄露的优雅之道
Python上下文管理器:告别资源泄露的优雅之道
388 87
|
12月前
|
人工智能 安全 调度
Python并发编程之线程同步详解
并发编程在Python中至关重要,线程同步确保多线程程序正确运行。本文详解线程同步机制,包括互斥锁、信号量、事件、条件变量和队列,探讨全局解释器锁(GIL)的影响及解决线程同步问题的最佳实践,如避免全局变量、使用线程安全数据结构、精细化锁的使用等。通过示例代码帮助开发者理解并提升多线程程序的性能与可靠性。
334 0
|
10月前
|
安全 数据库连接 Python
Python中的上下文管理器:优雅地管理资源
Python中的上下文管理器:优雅地管理资源
194 6
|
9月前
|
Java 调度 数据库
Python threading模块:多线程编程的实战指南
本文深入讲解Python多线程编程,涵盖threading模块的核心用法:线程创建、生命周期、同步机制(锁、信号量、条件变量)、线程通信(队列)、守护线程与线程池应用。结合实战案例,如多线程下载器,帮助开发者提升程序并发性能,适用于I/O密集型任务处理。
779 0
|
11月前
|
数据采集 消息中间件 并行计算
Python多线程与多进程性能对比:从原理到实战的深度解析
在Python编程中,多线程与多进程是提升并发性能的关键手段。本文通过实验数据、代码示例和通俗比喻,深入解析两者在不同任务类型下的性能表现,帮助开发者科学选择并发策略,优化程序效率。
798 1
|
12月前
|
数据采集 监控 调度
干货分享“用 多线程 爬取数据”:单线程 + 协程的效率反超 3 倍,这才是 Python 异步的正确打开方式
在 Python 爬虫中,多线程因 GIL 和切换开销效率低下,而协程通过用户态调度实现高并发,大幅提升爬取效率。本文详解协程原理、实战对比多线程性能,并提供最佳实践,助你掌握异步爬虫核心技术。
|
12月前
|
数据采集 存储 Java
多线程Python爬虫:加速大规模学术文献采集
多线程Python爬虫:加速大规模学术文献采集
|
12月前
|
数据采集 Web App开发 iOS开发
解决Python爬虫访问HTTPS资源时Cookie超时问题
解决Python爬虫访问HTTPS资源时Cookie超时问题
|
12月前
|
Java API 微服务
为什么虚拟线程将改变Java并发编程?
为什么虚拟线程将改变Java并发编程?
489 83
|
9月前
|
Java
如何在Java中进行多线程编程
Java多线程编程常用方式包括:继承Thread类、实现Runnable接口、Callable接口(可返回结果)及使用线程池。推荐线程池以提升性能,避免频繁创建线程。结合同步与通信机制,可有效管理并发任务。
322 6

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多