很久没有更新博文啦,在家过春节已经变懒了-_-,不过答应大家更完这个python的入门系列,偶还是会继续努力的!另外祝愿大家新年快乐,事事顺心!
线程的概念
我们学习的很多编程语言,比如java,oc等,都会有线程这个概念.线程的用途非常的广泛,给我们开发中带来了很多的便利.主要用于一些串行或者并行的逻辑处理,比如点击某个按钮的时候,我们可以通过进度条来控制线程的运行时间,以便于更好的用于用户的交互.
每个独立的线程都包含一个程序的运行入口,顺序的执行序列和一个程序运行的出口.线程必须在程序中存在,而不能独立于程序运行!
每个线程都有他自己的一组cpu储存器,称为线程的上下文,该上下文反应了线程上次运行的cpu寄存器的状态.指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器,线程总是在进程得到上下文运行,这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存.
Python线程
在Python中,主要提供了thread和threading两个线程模块,thread模块提供了最基础的,最低级的线程函数,和一个简单的锁.threading模块是thread模块的封装进阶,提供了多样的线程属性和方法.下面我们会对该两个模块逐个解析.
thread模块(不推荐使用)
thread模块常用的函数方法:
| 函数名 | 描述 |
|---|---|
| start_new_thread(function, args, kwargs=None) | 产生一个新线程,function为线程要运行的函数名,args是函数参数(tuple元组类型),kwargs为可选参数 |
| allocate_lock() | 分配一个locktype类型的线程锁对象 |
| exit() | 线程退出 |
| _count() | 返回线程数量,注意不包含主线程哦,所以在主线程运行该方法返回的是0 |
| locked | locktype 锁,返回true为已锁 |
| release() | 释放locktype对象锁 |
| acquire() | 锁定 |
下面我们来举个例子:
import thread,timedef loop1(): print '线程个数-' + str(thread._count()) i=0 try: while i < 100: print i time.sleep(1) i = i + 1 except Exception as e: print ethread.start_new_thread(loop1,())复制代码
运行上面代码,你会发现loop1方法中的循环打印并没有被调用,而是直接返回了一个异常:
Unhandled exception in thread started by sys.excepthook is missinglost sys.stderr复制代码
这时你可能会一遍又一遍的检查代码,以为是代码错了(没错,那个人就是我),其实我们代码本身是没有错误的,是早期python的thread模块一个缺陷(这个缺陷也是导致这个模块被官方不推荐使用的主要原因):当我们在主线程中使用start_new_thread创建新的线程的时候,主线程无法得知线程何时结束,他不知道要等待多久,导致主线程已经执行完了,子线程却还未完成,于是系统抛出了这个异常.
解决这个异常的方法有两种:
1.让主线程休眠足够长的时间来等待子线程返回结果:
import thread,timedef loop1(): print '线程个数-' + str(thread._count()) i=0 try: while i < 100: print i time.sleep(1) i = i + 1 except Exception as e: print ethread.start_new_thread(loop1,())time.sleep(1000) #让主线程休眠1000秒,足够子线程完成复制代码
2.给线程加锁(早期python线程使用一般处理)
import thread,timedef loop1(lock): print '线程个数-' + str(thread._count()) i=0 try: while i < 100: print i time.sleep(1) i = i + 1 except Exception as e: lock.release() print e lock.release() #执行完毕,释放锁lock=thread.allocate_lock() #获取locktype对象lock.acquire() #锁定thread.start_new_thread(loop1,(lock,))while lock.locked(): #等待线程锁释放 pass复制代码
以上就是thread模块的常用线程用法,我们可以看出,thread模块提供的线程操作是极其有限的,使用起来非常的不灵活,下面我们介绍他的同胞模块threading.
threading模块(推荐使用)
threading模块是thread的完善,有一套成熟的线程操作方法,基本能完成我们所需的所有线程操作
threading常用方法:
- threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
- threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。 正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
- threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
- run(): 用以表示线程活动的方法。
- start():启动线程活动。
- join([time]): 等待至线程中止。 这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
- isAlive(): 返回线程是否活动的。
- getName(): 返回线程名。
- setName(): 设置线程名。
threading模块创建线程有两种方式:
1.直接通过初始化thread对象创建:
#coding=utf-8import threading,timedef test(): t = threading.currentThread() # 获取当前子线程对象 print t.getName() # 打印当前子线程名字 i=0 while i<10: print i time.sleep(1) i=i+1m=threading.Thread(target=test,args=(),name='循环子线程') #初始化一个子线程对象,target是执行的目标函数,args是目标函数的参数,name是子线程的名字m.start()t=threading.currentThread() #获取当前线程对象,这里其实是主线程print t.getName() #打印当前线程名字,其实是主线程名字复制代码
可以看到打印结果:
循环子线程MainThread012345678复制代码
2.通过基础thread类来创建
import threading,timeclass myThread (threading.Thread): #创建一个自定义线程类mythread,继承Threaddef __init__(self,name): """ 重新init方法 :param name: 线程名 """ super(myThread, self).__init__(name=name) # self.lock=lock print '线程名'+namedef run(self): """ 重新run方法,这里面写我们的逻辑 :return: """ i=0 while i<10: print i time.sleep(1) i=i+1if __name__=='__main__': t=myThread('mythread') t.start()复制代码 输出:
线程名线程0123456789复制代码
线程同步
如果两个线程同时访问同一个数据的时候,可能会出现无法预料的结果,这时候我们就要用到线程同步的概念.
上面我们讲到thread模块的时候,已经使用了线程锁的概念,thread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步,这两个对象都有acquire方法和release方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到acquire和release方法之间.
下面我们来举例说明,我们需要实现3个线程同时访问一个全局变量,并且改变这个变量:
1.不加锁的情况
import threading,timelock=threading.Lock() #全局的锁对象temp=0 #我们要多线程访问的全局属性class myThread (threading.Thread): #创建一个自定义线程类mythread,继承Thread def __init__(self,name): """ 重新init方法 :param name: 线程名 """ super(myThread, self).__init__(name=name) # self.lock=lock print '线程名'+name def run(self): """ 重新run方法,这里面写我们的逻辑 :return: """ global temp,lock i=0 while i<2: #这里循环两次累加全局变量,目的是增加出错的概率 temp=temp+1 #在子线程中实现对全局变量加1 print self.name+'--temp=='+str(temp) i=i+1 if __name__=='__main__': t1=myThread('线程1') t2=myThread('线程2') t3=myThread('线程3') #创建三个线程去执行访问 t1.start() t2.start() t3.start()复制代码 执行结果(由于程序运行很快,你多运行几次就可能会出现以下结果): 我们可以发现,线程1和线程2同时访问到了变量,导致打印出现对等情况
线程名线程1线程名线程2线程名线程3线程1--temp==1线程2--temp==2线程1--temp==3线程2--temp==4线程3--temp==5线程3--temp==6复制代码
2.加锁情况
import threading,timelock=threading.Lock() #全局的锁对象temp=0 #我们要多线程访问的全局属性class myThread (threading.Thread): #创建一个自定义线程类mythread,继承Thread def __init__(self,name): """ 重新init方法 :param name: 线程名 """ super(myThread, self).__init__(name=name) # self.lock=lock print '线程名'+name def run(self): """ 重新run方法,这里面写我们的逻辑 :return: """ global temp,lock if lock.acquire(): #这里线程进来访问变量的时候,锁定变量 i = 0 while i < 2: # 这里循环两次累加全局变量,目的是增加出错的概率 temp = temp + 1 # 在子线程中实现对全局变量加1 print self.name + '--temp==' + str(temp) i = i + 1 lock.release() #访问完毕,释放锁让另外的线程访问if __name__=='__main__': t1=myThread('线程1') t2=myThread('线程2') t3=myThread('线程3') #创建三个线程去执行访问 t1.start() t2.start() t3.start()复制代码 运行结果(不管运行多少次,都不会出现同时访问的情况):
线程名线程1线程名线程2线程名线程3线程1--temp==1线程1--temp==2线程2--temp==3线程2--temp==4线程3--temp==5线程3--temp==6复制代码
线程同步很多地方都会用到,比如抢票,抽奖,我们需要对一些资源进行锁定,以防止多线程访问的时候出现不可预知的情况.
线程队列
python中的队列用到了Queue模块,该模块提供了同步的,安全的对序列,包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列PriorityQueue.这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用。可以使用队列来实现线程间的通信
Queue模块中的常用方法:
- Queue.qsize() 返回队列的大小
- Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
- Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False
- Queue.full 与 maxsize 大小对应
- Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
- Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
- Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
- Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
- Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
- Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作
例子:
tags=['one','tow','three','four','five','six']q=Queue.LifoQueue() #先入先出队列for t in tags:q.put(t) #将数组数据加入队列for i in range(6): print q.get() #取出操作可以放在不同的线程中,不会出现同步的问题复制代码
结果:
sixfivefourthreetowone复制代码
Q&A
这章的多线程就到这里了,我们主要讲述了他的基本用法,更多的用法我们可以在以后的开发过程中,根据自己逻辑去设计.