14 python学习笔记-多线程threading

做自动化测试时，测试的case多，单线程执行测试用例，速度慢，执行的时间长；或在使用Pyhotn或Java对服务端进行压力测试的时候，单线程只能模拟单个用户的行为，此时，我们可以引入多线程、多进程去执行测试用例，进行压力测试。

一、进程与线程基本概念

1、进程：

进程（英语：process），是指计算机中已运行的程序。你可以理解成一个任务就是一个进程，比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开一个记事本就启动了一个记事本进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程，打开一个Word就启动了一个Word进程。进程是很多资源的集合。多进程多用于CPU密集型任务（大量的计算）。

2、线程

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位，是进程里边具体干活的，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。比如Word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等子任务，这些进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。多线程多用于IO密集型任务（磁盘数据的读取和写入，网络的IO数据传输）。

注:python中的多线程并不是真正意义上的多线程，因为python解释器使用了GIL的全局解释锁

GIL全局解释器锁：不能利用多核CPU，只能运行在一个cpu上面，但是你在运行程序的时候，看起来好像还是在一起运行的，是因为操作系统轮流让各个任务交替执行，任务1执行0.01秒，切换到任务2，任务2执行0.01秒，再切换到任务3，执行0.01秒……这样反复执行下去。表面上看，每个任务都是交替执行的，但是，由于CPU的执行速度实在是太快了，我们感觉就像所有任务都在同时执行一样。这个叫做上下文切换。

二、多线程threading

• Python通过两个标准库thread和threading提供对线程的支持。thread提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁.Threading模块封装了一些常用的方法，初学者直接学这个模块就行了。
• Python中使用线程有两种方式：函数（函数式）或者用类（继承式、封装式）来包装线程对象
• threading.Thread里面几个参数介绍：

  class Thread(_Verbose)
     
     __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs=None, verbose=None)
         
         *group*：group参数必须为空，参数group是预留的，用于将来扩展；
  　
  　　　　 参数args和kwargs分别表示调用target时的参数列表和关键字参数。
         
         *target*: 参数target是一个可调用对象（也称为活动[activity]），在线程启动后执行
         
         *name*: 参数name是线程的名字。默认值为“Thread-N“，N是一个数字。
        
         *args*：传递给线程函数target的参数,他必须是个tuple类型.
         
         *kwargs*：kwargs表示关键字参数。字典类型 {}.

   

1、函数式多线程

下面是一个简单的函数式多线程：

import threading

#定义每个线程要运行的函数
def down_load(num):
    print('等待下载完第%d个文件'%num)

def music():
    print('听着音乐')

def eat(food,drink):
    print('吃着%s,喝着%s'%(food,drink))

if __name__ == '__main__':
    #创建线程组
    threads=[]
    #创建线程t1,t2,t3
    # 1、函数不传参数
    t1=threading.Thread(target=music)
    threads.append(t1)
    # 2、传kwargs参数
    t2=threading.Thread(target=eat,kwargs={'food':'炸鸡','drink':'可乐'})
    threads.append(t2)
    #3、带参数的用args传元组类型（参数最后多加一个逗号“,”要不然会报错）
    t3 = threading.Thread(target=down_load,args=(1,))
    threads.append(t3)

    #启动线程t3,t2,t1
    for t in threads:
        t.start()

=========执行结果==================

Thu Nov 21 23:56:36 2019听着音乐
Thu Nov 21 23:56:36 2019吃着炸鸡,喝着可乐
Thu Nov 21 23:56:36 2019等待下载完第1个文件

2、继承式多线程

下面是另一种启动多线程的方式，继承式

1.start()方法 开始线程活动。

对每一个线程对象来说它只能被调用一次，它安排对象在一个另外的单独线程中调用run()方法（而非当前所处线程）。

当该方法在同一个线程对象中被调用超过一次时，会引入RuntimeError(运行时错误)。

2.run()方法 代表了线程活动的方法。

你可以在子类中重写此方法。标准run()方法调用了传递给对象的构造函数的可调对象作为目标参数，如果有这样的参数的话，顺序和关键字参数分别从args和kargs取得

import threading,time


#1.先写一个执行函数，用来实现做某件事情,不同的人在做不同的事用两个参数people，food。
def cook(people,food):
    print('%s%s正在做%s'%(time.ctime(),people,food))


#2.使用Threading模块创建线程，直接从threading.Thread继承，然后重写__init__方法和run方法
class MyThread(threading.Thread):#继承父类threading.Thread
    def __init__(self,people,food,name):
        '''重写threading.Thread初始化内容'''
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadName=name
        self.people=people
        self.food=food

    def run(self):  # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
        '''重写run方法'''
        print('开始线程：'+self.threadName)

        cook(self.people,self.food) #执行任务
        print('等待中
')
        print('结束线程'+self.name)

if __name__ == '__main__':
    #创建新线程，并将线程添加到线程组
    threads=[]
    t1=MyThread('小米','红烧鱼','thread-1')
    threads.append(t1)
    t2=MyThread('小明','水煮牛肉','thread-2')
    threads.append(t2)
    t3=MyThread('小美','佛跳墙','thread-3')
    threads.append(t3)

    #启动线程
    for t in threads:
        t.start()

    print(time.sleep(1))
    print('退出主线程')

==============执行结果==============

开始线程：thread-1
Fri Nov 22 00:31:37 2019小米正在做红烧鱼
开始线程：thread-2
等待中

Fri Nov 22 00:31:37 2019小明正在做水煮牛肉
开始线程：thread-3
Fri Nov 22 00:31:37 2019小美正在做佛跳墙
等待中

结束线程Thread-3
退出主线程
结束线程Thread-1
等待中

结束线程Thread-2

从以上执行结果看，主线程已退出，子线程Thread-1和Thread-2还在运行，这就需要用到后面讲的等待线程和守护线程了

三、守护线程（setDaemon()）

1、定义 ：主线程结束了，子线程必须也跟着结束，这些子线程叫做守护线程

• 主线程中，创建了子线程thread1和thread2、thread3，并且在主线程中调用了thread.setDaemon()，这个的意思是，把主线程设置为守护线程，这时候，要是主线程执行结束了，就不管子线程是否完成,一并和主线程退出.（注意：必须在start()方法调用之前设置，如果不设置为守护线程，程序会被无限挂起。）
• 线程有一个布尔属性叫做daemon。表示线程是否是守护线程，默认取否。当程序中的线程全部是守护线程时，程序才会退出。只要还存在一个非守护线程，程序就不会退出。
• 主线程是非守护线程。
• setDaemon(True)此方法里面参数设置为True才会生效

import threading,time


#1.先写一个执行函数，用来实现做某件事情,不同的人在做不同的事用两个参数people，food。
def cook(people,food):
    print('%s%s正在做%s'%(time.ctime(),people,food))


#2.使用Threading模块创建线程，直接从threading.Thread继承，然后重写__init__方法和run方法
class MyThread(threading.Thread):#继承父类threading.Thread
    def __init__(self,people,food,name):
        '''重写threading.Thread初始化内容'''
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadName=name
        self.people=people
        self.food=food

    def run(self):  # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
        '''重写run方法'''
        print('开始线程：'+self.threadName)

        cook(self.people,self.food) #执行任务
        print('等待中
')
        print('结束线程'+self.name)

if __name__ == '__main__':
    #创建新线程，并将线程添加到线程组
    threads=[]
    t1=MyThread('小米','红烧鱼','thread-1')
    threads.append(t1)
    t2=MyThread('小明','水煮牛肉','thread-2')
    threads.append(t2)
    t3=MyThread('小美','佛跳墙','thread-3')
    threads.append(t3)

    #启动线程
    for t in threads:
        t.setDaemon(True)  #守护线程在启动线程之前加上
        t.start()

    # time.sleep(0.5)
    print('退出主线程')

===============================================执行结果===================================================      
=====================================主线程结束，未运行的子线程也结束不再运行====================================
开始线程：thread-1
Mon Nov 25 17:54:04 2019小米正在做红烧鱼
等待中

结束线程Thread-1
开始线程：thread-2
Mon Nov 25 17:54:04 2019小明正在做水煮牛肉
等待中

结束线程Thread-2
开始线程：thread-3
Mon Nov 25 17:54:04 2019小美正在做佛跳墙
等待中

退出主线程

可以看到，加上守护线程后，主线程结束，未运行的子线程也结束不再运行

四、线程等待join(timeout)

• 如果想让主线程等待子线程结束后再运行的话，就需要用到join(),此方法是在start之后（与setDaemon相反）
• join(timeout)此方法有个timeout参数，是线程超时时间设置。

import threading,time


#1.先写一个执行函数，用来实现做某件事情,不同的人在做不同的事用两个参数people，food。
def cook(people,food):
    print('%s%s正在做%s'%(time.ctime(),people,food))


#2.使用Threading模块创建线程，直接从threading.Thread继承，然后重写__init__方法和run方法
class MyThread(threading.Thread):#继承父类threading.Thread
    def __init__(self,people,food,name):
        '''重写threading.Thread初始化内容'''
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadName=name
        self.people=people
        self.food=food

    def run(self):  # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
        '''重写run方法'''
        print('开始线程：'+self.threadName)

        cook(self.people,self.food) #执行任务
        print('等待中
')
        print('结束线程'+self.name)

if __name__ == '__main__':
    #创建新线程，并将线程添加到线程组
    threads=[]
    t1=MyThread('小米','红烧鱼','thread-1')
    threads.append(t1)
    t2=MyThread('小明','水煮牛肉','thread-2')
    threads.append(t2)
    t3=MyThread('小美','佛跳墙','thread-3')
    threads.append(t3)

    #启动线程
    for t in threads:
        # t.setDaemon(True)  #守护线程在启动线程之前加上
        t.start()
        t.join()  #等待线程，所有子线程结束，主线程才结束

    # time.sleep(0.5)
    print('退出主线程')
=============================执行结果==========================================

开始线程：thread-1
Mon Nov 25 18:00:10 2019小米正在做红烧鱼
等待中

结束线程Thread-1
开始线程：thread-2
Mon Nov 25 18:00:10 2019小明正在做水煮牛肉
等待中

结束线程Thread-2
开始线程：thread-3
Mon Nov 25 18:00:10 2019小美正在做佛跳墙
等待中

结束线程Thread-3
退出主线程

 五、线程锁Lock

定义：线程锁就是，很多线程一起在操作一个数据的时候，可能会有问题，就要把这个数据加个锁，同一时间只能有一个线程操作这个数据。

#多个线程操作同一个数据的时候，就得加锁
import threading

num = 0

lock = threading.Lock() #申请一把锁

def add():
    global num
    # lock.acquire()#加锁
    # num+=1
    # lock.release()#解锁  #死锁
    with lock:#简写，用with也会帮你加锁，解锁
        num+=1

for i in range(20):
    t = threading.Thread(target=add,)
    t.start()
#循环条件：当运行的线程数不等于1，效果与线程等待join的作用一致
while threading.activeCount()!=1:  
    pass

print('over',num)

运行结果：over 20

六、多线程爬虫下载图片实例

 1 import requests,time,threading
 2 from hashlib import md5
 3 result_list = {}
 4 def down_load_pic(url):
 5     req = requests.get(url)
 6     m = md5(url.encode())
 7     file_name = m.hexdigest()+'.png'
 8     with open(file_name ,'wb') as fw:
 9         fw.write(req.content)
10     result_list[file_name] = threading.current_thread()
11 
12 url_list = ['http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/10/f410afea8b23fa401505a1449a41a133.png',
13             'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/481b5135e75c764b32b224c5650a8df5.png',
14             'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/b23755cdea210cfec903333c5cce6895.png',
15             'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/542824dde1dbd29ec61ad5ea867ef245.png']
16 
17 #多线程运行时间
18 start_time = time.time()
19 for url in url_list:
20     t = threading.Thread(target=down_load_pic,args=(url,))
21     t.start()
22 
23 while threading.activeCount()!=1:
24     pass
25 end_time = time.time()
26 print(end_time - start_time)
27 
28 #下面是单线程的运行时间
29 # start_time = time.time()
30 # for url in url_list:
31 #     down_load_pic(url)
32 # end_time = time.time()
33 # print(end_time - start_time)

七、线程池threadpool

1、内置的multiprocessing模块里面也有线程池，那么它和我们常常在代码里面看到的threadpool模块有什么区别呢？

• threadpool模块是一个很老的实现python线程池的模块,是第三方库；
• threadpool官方说它已经被废弃了，虽然它在Python2和Python3里面还能用。
• 官方建议用multiprocessing和Python3里面的asyncio替代它。

2、threadpool模块的使用介绍

1. 引入threadpool模块
2. 定义线程函数   
3. 创建线程 池threadpool.ThreadPool()   
4. 创建需要线程池处理的任务即threadpool.makeRequests()   
5. 将创建的多个任务put到线程池中,threadpool.putRequest   
6. 等到所有任务处理完毕theadpool.pool()

3、线程池使用实例

import threadpool
import requests,threading
from hashlib import md5
def down_load_pic(url):
    print(threading.current_thread())
    req = requests.get(url)
    m = md5(url.encode())
    with open( m.hexdigest()+'.png','wb') as fw:
        fw.write(req.content)
url_list = ['http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/10/f410afea8b23fa401505a1449a41a133.png',
            'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/481b5135e75c764b32b224c5650a8df5.png',
            'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/b23755cdea210cfec903333c5cce6895.png',
            'http://www.nnzhp.cn/wp-content/uploads/2019/11/542824dde1dbd29ec61ad5ea867ef245.png']
#实例化一个线程池，设置线程池中线程个数为20
pool = threadpool.ThreadPool(20)
#分配数据，将每个任务放到线程池中，等待线程池中线程各自读取任务，然后进行处理
reqs = threadpool.makeRequests(down_load_pic,url_list)
# for req in reqs:
#     pool.putRequest(req)
[pool.putRequest(req) for req in reqs]  #将创建的多个任务put到线程池中
print(threading.activeCount())
pool.wait() #等待
print('end')