2.并发编程
2.5 线程
2.5.1 线程概念
1）线程是计算机中能够被操作系统调度（给CPU执行）的最小单位。
同一个进程中的多个线程，可以同时被不同的CPU执行
进程之间数据隔离，线程之间数据共享，线程数据不安全，线程开启关闭切换时间开销小。
一般情况下我们开启的进程数不会超过CPU个数的2倍，线程可以开很多50、100
2）CPython的gc（垃圾回收）机制：引用计数+分代回收
为了确保gc机制中引用计数的准确性，CPython使用全局解释器锁GIL。
3）全局解释器锁GIL（Global Interpreter Lock）导致了一个进程中的多个线程同一时刻只能有一个线程真正被CPU执行。GIL负责各个线程轮转执行
4）提高程序运行速度，主要考虑节省I/O操作时间，而不是CPU计算时间，因为CPU的计算速度非常快。大部分情况下，我们没有办法把一条进程中所有的I/O操作都规避掉。多线程主要是为了节省I/O操作时间。
注意：JPython不用gc机制， 可以在一个进程中使用多核。
2.5.2 threading：线程模块
1）多线程并发
2）join():产生同步阻塞
注意：进程可以使用terminate()方法强制关闭，线程不可以从外部关闭。线程只能执行完成所有代码后自己关闭。
3）ident查看线程id
4）current_thread()：获取当前线程对象
5）current_thread().ident：线程id
6）enumerate()获取线程对象列表：存储了所有活着的线程对象，包括主线程。
导入enumerate方法后，会和内置函数enumerate重名。导致内置函数不能使用
处理方法：
（1）导入时使用as起别名
（2）导入threading，使用threading.enumerate()
7）active_count：存储了所有活着线程的数量。
2.5.3 面向对象启动线程
2.5.4 线程之间的数据是共享的
2.5.5 守护线程
主线程会等子线程结束之后才结束。因为主线程结束进程就会结束，进程结束进程的资源就会被回收，进程内的线程无法运行。
子进程死循环，会一直执行：
子进是守护进程，程序很快结束：
守护线程在主线程代码结束后，会继续守护其它子线程，所有子线程结束后，守护线程才会结束。
主进程代码结束后，守护进程不会守护其它子进程。
主线程代码结束后，守护线程会守护其它子线程
工作过程：
其它子线程结束-->主线程结束-->主进程结束-->进程资源被回收-->守护线程也被回收
2.5.6 线程锁：互斥锁（重要）
1）执行加减操作时数据不安全
CPU指令执行过程：
dis函数将python代码编译成cpu指令
如果a加载后但存储前，被GIL锁轮转；再次轮转回来时，会把计算结果直接保存，导致数据错误。
数据共享并且多线程异步执行以下操作时，数据不安全：
+=、-=、*=、/=、=、while、if
多个进程执行if判断时存在数据，但执行pop时，数据可能已被其它进程弹空了，导致pop操作报错。while操作与if类似，所以while和if也是不安全的。
2）执行append时数据是安全的
执行append或pop时，只是添加或弹出一个数据。如果在执行中被GIL轮转，转回时继续添加或弹出即可，不会破坏数据。
append pop数据安全，列表或字典中的方法去操作全局变量的时候，数据是安全的。另外Queue和logging也是数据安全的
3）添加线程锁，保护数据
增加线程锁后，如果a加载后但存储前，被GIL锁轮转。由于其它线程没有钥匙被阻塞，只能轮转回当前线程继续操作，保证了数据的安全。
if判断加锁
4）单例模式加锁
在类中增加阻塞，由于if语句在线程并发中的不安全性，导致单例模型失效
给单例模式加锁
小贴士：多线程同时操作全局变量或类里操作静态变量，会出现数据不安全
2.5.7 线程锁：递归锁
递归锁可以多次acquire（拿钥匙），多次release（还钥匙）
1）互斥锁无法多次拿钥匙
2）递归锁可以多次拿钥匙
拿几次钥匙，放几次钥匙；代码可以顺利执行
注意：递归锁的效率比互斥锁低
3）嵌套使用递归锁
在fun_1内调用fun_2时，如果使用互斥锁程序会阻塞，使用递归锁可以正常运行
2.5.8 死锁现象
多把锁（包括递归锁和互斥锁），在多个线程中交叉使用，容易出现死锁现象
快速解决办法：将所有锁都统一成一把递归锁，但这样修改会降低代码的运行效率。
noodle_lock = fork_lock = RLock()
2.5.9 queue：队列
队列是线程之间数据安全的容器，先进先出。
原理：加锁 + 链表
实现先进先出，利用列表处理效率低
队列分类： Queue先进先出、LifoQueue 后进先出、PriorityQueue 优先级队列
每种队列都有4种方法：put、get、put_nowait、get_nowait，各种队列的用法相同
1）Queue先进先出
（1）get、put
（2）put_nowait：会导致数据丢失，一般不使用
队列数据装满后，使用put方法继续存储数据，程序不会报错，当程序会阻塞无法继续执行。使用put_nowait程序会报错，该错误是queue模块内部的错误，可以使用try方法捕获错误
（3）get_nowait：
队列数据取空后，使用get方法继续取数据，程序不会报错，当程序会阻塞无法继续执行。使用get_nowait程序会报错，该错误是queue模块内部的错误，可以使用try方法捕获错误
2）LifoQueue：last in first out 后进先出：栈
3）PriorityQueue：优先级队列（VIP）
按ASCII值进行排序
