python多线程详解
Python-Socket网络编程
1. thread模块
- python是支持多线程的, 主要是通过thread和threading这两个模块来实现的。
- python的thread模块是比较底层的模块(或者说轻量级)，python的threading模块是对thread做了一些包装的，可以更加方便的被使用。
简要的看一下thread模块中含函数和常量
import thread
thread.LockType #锁对象的一种, 用于线程的同步
thread.error #线程的异常
thread.start_new_thread(function, args[, kwargs]) #创建一个新的线程
function : 线程执行函数
args : 线程执行函数的参数, 类似为tuple,
kwargs : 是一个字典
返回值: 返回线程的标识符
thread.exit() #线程退出函数
thread.allocate_lock() #生成一个未锁状态的锁对象
返回值: 返回一个锁对象锁对象的方法
lock.acquire([waitflag]) #获取锁
无参数时, 无条件获取锁, 无法获取时, 会被阻塞, 知道可以锁被释放
有参数时, waitflag = 0 时,表示只有在不需要等待的情况下才获取锁, 非零情况与上面相同
返回值 : 获得锁成功返回True, 获得锁失败返回False
lock.release() #释放锁
lock.locked() #获取当前锁的状态
返回值 : 如果锁已经被某个线程获取,返回True, 否则为False1.1. thread多线程
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import thread
import time
def print_time(thread_name, delay) :
count = 0
while count < 5 :
time.sleep(delay)
count += 1
print "%s : %s" % (thread_name, time.ctime(time.time()))
try :
thread.start_new_thread(print_time, ("Thread-1", 2, ))
thread.start_new_thread(print_time, ("Thread-2", 4, ))
except :
print "Error: unable to start the thread"
while True :
pass2. threading模块
python的threading模块是对thread做了一些包装的，可以更加方便的被使用。经常和Queue结合使用,Queue模块中提供了同步的、线程安全的队列类，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同步
2.1. 常用函数和对象
#函数
threading.active_count() #返回当前线程对象Thread的个数
threading.enumerate() #返回当前运行的线程对象Thread(包括后台的)的list
threading.Condition() #返回条件变量对象的工厂函数, 主要用户线程的并发
threading.current_thread() #返回当前的线程对象Thread, 文档后面解释没看懂
threading.Lock() #返回一个新的锁对象, 是在thread模块的基础上实现的 与acquire()和release()结合使用
#类
threading.Thread #一个表示线程控制的类, 这个类常被继承
thraeding.Timer #定时器,线程在一定时间后执行
threading.ThreadError #引发中各种线程相关异常2.1.1. Thread对象
一般来说，使用线程有两种模式, 一种是创建线程要执行的函数, 把这个函数传递进Thread对象里，让它来执行. 另一种是直接从Thread继承，创建一个新的class，把线程执行的代码放到这个新的class里。
常用两种方式运行线程(线程中包含name属性) :
- 在构造函数中传入用于线程运行的函数(这种方式更加灵活)
- 在子类中重写threading.Thread基类中run()方法(
只重写__init__()和run()方法)
创建线程对象后, 通过调用start()函数运行线程, 然后会自动调用run()方法.
通过设置｀daemon｀属性, 可以将线程设置为守护线程
threading.Thread(group = None, target = None, name = None, args = () kwars = {})
group : 应该为None
target : 可以传入一个函数用于run()方法调用,
name : 线程名 默认使用"Thread-N"
args : 元组, 表示传入target函数的参数
kwargs : 字典, 传入target函数中关键字参数
属性:
name #线程表示, 没有任何语义
doemon #布尔值, 如果是守护线程为True, 不是为False, 主线程不是守护线程, 默认threading.Thread.damon = False
类方法:
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。范例:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time
def test_thread(count) :
while count > 0 :
print "count = %d" % count
count = count - 1
time.sleep(1)
def main() :
my_thread = threading.Thread(target = test_thread, args = (10, ))
my_thread.start()
my_thread.join()
if __name__ == '__main__':
main()2.2. 常用多线程写法
- 固定线程运行的函数
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading, thread
import time
class MyThread(threading.Thread):
"""docstring for MyThread"""
def __init__(self, thread_id, name, counter) :
super(MyThread, self).__init__() #调用父类的构造函数
self.thread_id = thread_id
self.name = name
self.counter = counter
def run(self) :
print "Starting " + self.name
print_time(self.name, self.counter, 5)
print "Exiting " + self.name
def print_time(thread_name, delay, counter) :
while counter :
time.sleep(delay)
print "%s %s" % (thread_name, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
def main():
#创建新的线程
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)
#开启线程
thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print "Exiting Main Thread"
if __name__ == '__main__':
main()- 外部传入线程运行的函数
#/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
"""
属性:
target: 传入外部函数, 用户线程调用
args: 函数参数
"""
def __init__(self, target, args):
super(MyThread, self).__init__() #调用父类的构造函数
self.target = target
self.args = args
def run(self) :
self.target(self.args)
def print_time(counter) :
while counter :
print "counter = %d" % counter
counter -= 1
time.sleep(1)
def main() :
my_thread = MyThread(print_time, 10)
my_thread.start()
my_thread.join()
if __name__ == '__main__':
main()2.3. 生产者消费者问题
试着用python写了一个生产者消费者问题(伪生产者消费者), 只是使用简单的锁, 感觉有点不太对, 下面另一个程序会写出正确的生产者消费者问题
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import thread, threading
import urllib2
import time, random
import Queue
share_queue = Queue.Queue() #共享队列
my_lock = thread.allocate_lock()
class Producer(threading.Thread) :
def run(self) :
products = range(5)
global share_queue
while True :
num = random.choice(products)
my_lock.acquire()
share_queue.put(num)
print "Produce : ", num
my_lock.release()
time.sleep(random.random())
class Consumer(threading.Thread) :
def run(self) :
global share_queue
while True:
my_lock.acquire()
if share_queue.empty() : #这里没有使用信号量机制进行阻塞等待,
print "Queue is Empty..."
my_lock.release()
time.sleep(random.random())
continue
num = share_queue.get()
print "Consumer : ", num
my_lock.release()
time.sleep(random.random())
def main() :
producer = Producer()
consumer = Consumer()
producer.start()
consumer.start()
if __name__ == '__main__':
main()杀死多线程程序方法: 使用control + z挂起程序(程序依然在后台, 可以使用ps aux查看), 获得程序的进程号, 然后使用kill -9 进程号杀死进程
参考一篇帖子解决了上述问题,重写了生产者消费者问题程序, 参考链接惯例放在最后.
使用了wait()和notify()解决
当然最简答的方法是直接使用
Queue,Queue封装了Condition的行为, 如wait(), notify(), acquire(), 没看文档就这样, 使用了Queue竟然不知道封装了这些函数, 继续滚去看文档了
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import random, time, Queue
MAX_SIZE = 5
SHARE_Q = [] #模拟共享队列
CONDITION = threading.Condition()
class Producer(threading.Thread) :
def run(self) :
products = range(5)
global SHARE_Q
while True :
CONDITION.acquire()
if len(SHARE_Q) == 5 :
print "Queue is full.."
CONDITION.wait()
print "Consumer have comsumed something"
product = random.choice(products)
SHARE_Q.append(product)
print "Producer : ", product
CONDITION.notify()
CONDITION.release()
time.sleep(random.random())
class Consumer(threading.Thread) :
def run(self) :
global SHARE_Q
while True:
CONDITION.acquire()
if not SHARE_Q :
print "Queue is Empty..."
CONDITION.wait()
print "Producer have producted something"
product = SHARE_Q.pop(0)
print "Consumer :", product
CONDITION.notify()
CONDITION.release()
time.sleep(random.random())
def main() :
producer = Producer()
consumer = Consumer()
producer.start()
consumer.start()
if __name__ == '__main__':
main()2.4.简单锁
如果只是简单的加锁解锁可以直接使用threading.Lock()生成锁对象, 然后使用acquire()和release()方法
例如:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread) :
def __init__(self, thread_id, name, counter) :
threading.Thread.__init__(self)
self.thread_id = thread_id
self.name = name
self.counter = counter
def run(self) :
#重写run方法, 添加线程执行逻辑, start函数运行会自动执行
print "Starting " + self.name
threadLock.acquire() #获取所
print_time(self.name, self.counter, 3)
threadLock.release() #释放锁
def print_time(thread_name, delay, counter) :
while counter :
time.sleep(delay)
print "%s %s" % (thread_name, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
threadLock = threading.Lock()
threads = [] #存放线程对象
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)
#开启线程
thread1.start()
thread2.start()
for t in threads :
t.join() #等待线程直到终止
print "Exiting Main Thread"2.5. Condition
如果是向生产者消费者类似的情形, 使用Condition类 或者直接使用
Queue模块
Condition
条件变量中有acquire()和release方法用来调用锁的方法, 有wait(), notify(), notifyAll()方法, 后面是三个方法必须在获取锁的情况下调用, 否则产生RuntimeError错误.
- 当一个线程获得锁后, 发现没有期望的资源或者状态, 就会调用wait()阻塞, 并释放已经获得锁, 知道期望的资源或者状态发生改变
- 当一个线程获得锁, 改变了资源或者状态, 就会调用notify()和notifyAll()去通知其他线程,
#官方文档中提供的生产者消费者模型
# Consume one item
cv.acquire()
while not an_item_is_available():
cv.wait()
get_an_available_item()
cv.release()
# Produce one item
cv.acquire()
make_an_item_available()
cv.notify()
cv.release()#threading.Condition类
thread.Condition([lock])
可选参数lock: 必须是Lock或者RLock对象, 并被作为underlying锁(悲观锁?), 否则, 会创建一个新的RLock对象作为underlying锁
类方法:
acquire() #获得锁
release() #释放锁
wait([timeout]) #持续等待直到被notify()或者notifyAll()通知或者超时(必须先获得锁),
#wait()所做操作, 先释放获得的锁, 然后阻塞, 知道被notify或者notifyAll唤醒或者超时, 一旦被唤醒或者超时, 会重新获取锁(应该说抢锁), 然后返回
notify() #唤醒一个wait()阻塞的线程.
notify_all()或者notifyAll() #唤醒所有阻塞的线程
参考程序可以查看上面的生产者消费者程序